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1、第5章 软开关技术,意义：利用谐振技术，降低开关损耗和开关噪声，进一步提高开关频率。,学习的主要内容：软开关的基本概念软开关电路分类和基本电路几种软开关电路,掌握的内容：软开关的概念和开关过程软开关电路的分类、基本结构及应用软开关电路的工作原理、分析、有关计算,5.1 基本概念,硬开关与软开关,5.1.2 零电压开关与零电流开关,零电压开关零电压开通：使开关开通前其两端电压为零，则开关开通时就不会产生损耗和噪声。零电流开关零电流关断：使开关关断前其电流为零，则开关关断时也不会产生损耗和噪声。,零电压关断：并联电容使开关关断后电压上升延缓，降低关断损耗的过程。零电流开通：串联电感使开关开通后电流
2、上升延缓，降低开通损耗的过程。,5.2 软开关电路的分类,按开关元件的电压电流状态：零电压电路和零电流电路按软开关技术的发展过程：准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。基本开关单元：开关器件、电感、电容和二极管等构成的电路。,1准谐振电路,在电路中增加电容、电感元件创造谐振条件。在准谐振电路中电压或电流的波形为正弦半波。,特点：谐振电压峰值很高，要求开关器件耐压高；谐振电流有效值很大，电力变换电路中无功功率交换量大，电路中损耗大；谐振周期随输入电压、负载变化而改变，适用脉冲频率调制方式来控制。,零电压开关准谐振电路,零电流开关准谐振电路,零电压开关多谐振电路,2零开关PWM电路,在准
3、谐振电路中，用辅助开关控制谐振的开始，使谐振仅发生于开关过程前后。而其它时间为PWM电路工作。,特点：电压和电流基本上是上升沿和下降沿较缓方波，开关承受的电压明显降低；电路可采用开关频率固定的PWM控制方式。,零电压开关PWM电路,零电流开关PWM电路,3零转换PWM电路,采用辅助开关控制谐振的开始时刻，但与零开关PWM不同的是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。,零电压转换PWM电路,零电流转换PWM电路,5.3 ZCS-PWM变换器,1.工作原理:Buck型ZCS-
4、PWM变换器,2.运行模式分析:,一周期内有六种运行模式,3.ZCS-PWM变换器特点：,在一周期内，运行在准谐振状态下和PWM状态下。辅助开关的开通出现准谐振状态，为主开关实现零电流开断做好准备。PWM变换器工作模式为恒流和续流。主开关零电流关断；可实现恒频控制；承受最高电压VS；最大电流Imax=IO+VS/Zn。二极管D承受的电压值最高为2VS,5.4 ZVS-PWM变换器,1.工作原理:Buck型ZVS-PWM变换器,2.运行模式分析:,一周期内有五种运行模式,3.ZVS-PWM变换器特点：,在一周期内，运行在准谐振状态下和PWM状态下。辅助开关的断开出现准谐振状态，为主开关实现零电压
5、开通做好准备。PWM变换器工作模式为恒流和续流。主开关零电压开通；可实现恒频控制；承受最高电压Vmax=VS+I0Zn；最大电流I0。二极管D承受的电压值VS,5.5 ZCT-PWM变换器,1.工作原理:Boost型ZCT-PWM变换器,2.运行模式分析:,一周期内有五种运行模式,3.ZCT-PWM变换器特点：,在一周期内，运行在准谐振状态下和PWM状态下。辅助开关的开通出现准谐振状态，为主开关实现零电流开断做好准备。PWM变换器工作模式为恒流和续流。主开关零电流关断；可实现恒频控制；承受最高电压V0；最大电流Imax=IS+正弦峰值。二极管D承受的电压值最高为V0。,5.6 ZVT-PWM变
6、换器,1.工作原理:Boost型ZVT-PWM变换器,2.运行模式分析:,一周期内有七种运行模式,3.ZVT-PWM变换器特点：,在一周期内，运行在准谐振状态下和PWM状态下。辅助开关的闭合出现准谐振状态，为主开关实现零电压开通做好准备。PWM变换器工作模式为恒流和续流。主开关零电压开通；可实现恒频控制；承受最高电压V0；最大电流IS。二极管D承受的电压值V0,5.7 移相控制全桥ZVS-PWM变换器,1.工作原理:,2.运行模式分析:,3.占空比分析：,存在漏电感，原边电流以斜率Vs/Llk上升，因此副边电压占空比Deff小于原边占空比D，D由左、右桥臂开关的驱动信号相位差决定。D=(t5-t2)/(t5-t1)，Deff=(t5-t4)/(t5-t1)=D-DD=2IpLlK/(VST/2)=4fsIpLlK/VS 有效占空比 Deff=(V0/VS)(Np/NS)=V0/nVS原边占空比D=Deff+D=Deff(1+4LlKfsn2/R)，负载电阻R=nV0/Ip,
