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零电压转换PWM电路技术指标
• 单相交流:220±10%V • 输入频率：50/60Hz • 输出电压：直流380V • 效率：大于95% • 功率因数：PF≥99% • 开关频率：f=100kHz
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零电压转换PWM电路参数设计
根据普通升压型（ Boost）变换器计算下列参数 1.升压电感设计L
计算出L=470uH 2.输出电容Co
计算出Co=2200uF 3.谐振电感设计Lr
计算出Lr=8.3uH 4.谐振电容Cr
计算出Cr=479pF
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零电压转换PWM电路在Pspice中的 仿真分析
为了验证零电压转换PWM电路元器件参数的正确 性，在Pspice软件中进行了仿真分析。下图所示为零 电压转换PWM电路的Pspice仿真模型图。
图8－1 硬开关的开关过程
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软开关：
在原电路中增加了小电感、电容等谐振元件，在开 关过程前后引入谐振，消除电压、电流的重叠。 降低开关损耗和开关噪声。
u
u
i
i
0
t
P
0
t
a）软开关的开通过程
u i
i
u
0
t
P
0
t
b）软开关的关断过程
图8－2 软开关的开关过程
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8.1.2 零电压开关和零电流开关
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8.2 软开关电路的分类
根据开关元件开通和关断时电压电流状态， 分为零电压电路和零电流电路两大类。 根据软开关技术发展的历程可以将软开关 电路分成准谐振电路、零开关PWM电路 和零转换PWM电路。
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8.2 软开关电路的分类
分别介绍三类软开关电路
1）准谐振电路
－准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波，因 此称之为准谐振。是最早出现的软开关电路。
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2
8.1 软开关的基本概念
8.1.1 硬开关和软开关 8.1.2 零电压开关和零电流开关
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3
8.1.1 硬开关和软开关
硬开关：
开关过程中电压和电流均不为零，出现了重叠。 电压、电流变化很快，波形出现明显得过冲，导 致开关噪声。
uu i
u
i
i
i
u
0
t0
P
P
0
t0
ห้องสมุดไป่ตู้
a）硬开关的开通过程
b）硬开关的关断过程
ZV开通 iLr下降 ids恒流 Cr线形充电
续流
Tr
off
off
off → on on
on
off
off
Tr1
on
on
on
off
off
off
off
Vds
V0
下降到0
0
0
0
上升到V0
V0
ids
0
0
＜0
上升到Is
Is
0
0
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零电压转换PWM电路各个阶段等效工作原理图 D
Lr Iin
Tr1
Iin VO
• 零电压开通
– 开关开通前其两端电压为零——开通时不会产生损耗和噪声。
• 零电流关断
– 开关关断前其电流为零——关断时不会产生损耗和噪声。
• 零电压关断
– 与开关并联的电容能延缓开关关断后电压上升的速率，从而 降低关断损耗。
• 零电流开通
– 与开关串联的电感能延缓开关开通后电流上升的速率，降低 了开通损耗。
功率开关驱 动电路
UC3855A
功率开关驱 动电路
UC3875
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输出电压及电 流、原边电感电 流和四个开关管 漏极电压采样电
路
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高功率因数校正软开关AC/DC 变换主电路
L D
Is
Lr D1
Vac
Tr
Cr
CO
RO
Tr1
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零电压转换PWM电路
L D
Is
Lr
D1
Uin
Tr
Cr
CO
RO
特点：
– 电压和电流基本上是方波，只是上升沿和下降 沿较缓，开关承受的电压明显降低。
– 电路可用开关频率固定的PWM控制方式。
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3）零转换PWM电路
采用辅助开关控制谐振的开始时刻，但谐振电路 是与主开关并联的。
特点：
– 电路在很宽的输入电压范围内和从零负载到满 载都能工作在软开关状态。
– 电路中无功功率的交换被削减到最小，这使得 电路效率有了进一步提高。
Tr1
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15
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Q1 D1 C1
Vin A Q3
D3 C3
Q2 D2
C2
B
Lr Q4 D4
C4
Lf
T
VDr1 Cf RL
VDr2
移相全桥零电精压选文开档关PWM电路原理图
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零电压转换PWM电路
L D
Is
Lr
D1
Uin
Tr
Cr
CO
RO
Tr1
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零电压转换PWM电路波形图
Lr
Cr Tr1
(a)T0～T1
(b)T1～T2
Lr
Iin
DTr
Iin
Tr1
Tr1
Lr D1
(c)T2～T3
(d)T3～T4 D
Iin
Tr
Iin
Cr Iin
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(e)T4～T5
(f)T5～T6
(g)T6～T0
系统的总技术指标
• 输入电压：单相交流220±10%V • 输入频率：50Hz/60Hz • 输出电压：48V • 输出电流：20A • 电压调整率±2 ，纹波电压峰-峰值小于240mV • 效率大于90%，功率因数大于98% • 开关频率：f=100kHz
第8章 软开关技术
引言
8.1 软开关的基本概念 8.2 软开关电路的分类 8.3 典型的软开关电路
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1
现代电力电子装置的发展趋势
小型化和轻量化
对效率和电磁兼容性也有更高的要求。
高频化
滤波器、变压器体积和重量减小，电力电子 装置小型化和轻量化。 开关损耗增加，电磁干扰增大。
软开关技术
降低开关损耗和开关噪声。 进一步提高开关频率。
vg
Tr
Tr1
Vo
vds
Is
ids
iL
Vo
vD
Is
iD
T0T1T2T3 T4 精选文档 T5T6
T0
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零电压转换PWM电路一周期内各 运行模式分析
模式
1
2
3
4
5
6
7
时间段 T0 ～ T1 T1 ～ T2 T2 ～T3 T3 ～T4 T4～T5 T5 ～T6 T6 ～ T0
特征 iLr线形上升 谐振
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8.3 典型的软开关电路
8.3.1 零电压开关准谐振电路 8.3.2 谐振直流环 8.3.3 移相全桥型零电压开关PWM电 路 8.3.4 零电压转换PWM电路
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高功率因数校正AC/DC变换器
移相全桥软开关DC/DC变换器
AC
输入电压及电 感电流、 输出 电压及电流和 主开关管漏极 电压采样电路
特点：
谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高； 谐振电流有效值很大，电路中存在大量无功功率的 交换，电路导通损耗加大； 谐振周期随输入电压、负载变化而改变，因此电路 只能采用脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation—PFM）方式来控制。
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2）零开关PWM电路
– 引入了辅助开关来控制谐振的开始时刻，使谐 振仅发生于开关过程前后。