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【原創】移相全橋學習筆記
閱讀: 100330 |  回復: 374 樓層直達

2011/12/05 20:46:35
1
心中有冰[榮譽版主]
電源幣:5321 | 積分:13 主題帖:92 | 回復帖:2113
LV11
統帥

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由于工作關系,最近開始接觸移相全橋電源,由于以前沒有接觸過這個方面的電源,所以對于原理與實踐經驗全部是一片空白,開這個帖子的目的是將我的學習過程與體會跟大家一起分享,在這個過程中,也許會存在著一些錯誤的理解或偏激的觀點,到時要請大家不吝指出,并幫我加以改正,總之,這將是一個跟大家共同提高的過程。

我在網上搜索過,有關于移相全橋的工作原理闡述的文章很少,這也是我開這個帖子的另一個原因。

需要說明的一點,所有的圖紙我都是自己親手用PROTEL99畫的,跟專業的軟件可能有些出入,大家將就著看吧

標簽 全橋
2011/12/05 20:47:29
2
心中有冰[榮譽版主]
電源幣:5321 | 積分:13 主題帖:92 | 回復帖:2113
LV11
統帥

在早期的大功率電源(輸出功率大于1KW)應用中,硬開關全橋(Full-Bridge)拓撲是應用最為廣泛的一種,其特點是開關頻率固定,開關管承受的電壓與電流應力小,便于控制,特別是適合于低壓大電流,以及輸出電壓與電流變化較大的場合。但受制于開關器件的損耗,無法將開關頻率提升以獲得更高的功率密度。例如:一個5KW的電源,采用硬開關全橋,即使效率做到92%,那么依然還有400W的損耗,那么每提升一個點的效率,就可以減少50W的損耗,特別在多臺并機以及長時間運行的系統中,其經濟效益相當可觀。

隨后,人們在硬開關全橋的基礎上,開發出了一種軟開關的全橋拓撲——移相全橋(Phase-Shifting Full-Bridge Converter,簡稱PS FB),利用功率器件的結電容與變壓器的漏感作為諧振元件,使全橋電源的4個開關管依次在零電壓下導通(Zero voltage Switching,簡稱ZVS),來實現恒頻軟開關,提升電源的整體效率與EMI性能,當然還可以提高電源的功率密度。
2011/12/30 15:03:48
110
無源之水
電源幣:107 | 積分:0 主題帖:3 | 回復帖:128
LV5
營長
看精帖前必須先頂個再往下看
2012/01/02 23:37:01
113
waterayay
電源幣:407 | 積分:0 主題帖:7 | 回復帖:472
LV7
旅長
~~~~
2012/04/30 23:38:24
213
jghhb
電源幣:67 | 積分:0 主題帖:2 | 回復帖:22
LV2
班長
2012/09/28 15:53:57
234
jiame2006
電源幣:40 | 積分:5 主題帖:37 | 回復帖:446
LV7
旅長
移相全橋原來是軟開關。只是不明白為什么叫移相呢?頂一個,感謝冰版主
2015/01/04 13:05:24
302
yywang
電源幣:94 | 積分:0 主題帖:11 | 回復帖:160
LV6
團長
是因為在IC輸出的四組波形中,每兩組的波形相位不一樣,滯后臂管子的PWM波的時間都滯后于超前臂管子。產生一個移相角。移相的目的是為了,兩個超前臂的管子,在關斷和打開的時間之內,能夠產生一個協振。是為了零電壓開通。
2018/09/27 15:16:04
364
xiaomiking
電源幣:8 | 積分:0 主題帖:9 | 回復帖:35
LV4
連長
多謝分享!!
2018/10/20 14:38:54
370
msz181818
電源幣:23 | 積分:0 主題帖:56 | 回復帖:396
LV9
軍長
100安和200a模塊
2018/10/20 14:40:41
371
msz181818
電源幣:23 | 積分:0 主題帖:56 | 回復帖:396
LV9
軍長
2014/06/19 08:43:52
294
wang1188456
電源幣:0 | 積分:0 主題帖:0 | 回復帖:1
LV1
士兵
很好
2012/02/27 13:06:40
182
幫幫糖糖
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LV1
士兵
嗯嗯  很有幫助
2013/03/15 09:06:30
246
wkg518
電源幣:40 | 積分:0 主題帖:6 | 回復帖:183
LV5
營長
小生來遲了,不過,還是來得及的,因為我是來學習的,并沒有資格參與討論。
2013/07/07 10:13:29
256
jacky_ccf
電源幣:21 | 積分:0 主題帖:3 | 回復帖:98
LV4
連長
冰版頂呱呱。。
2017/03/01 10:45:25
335
jiang00051
電源幣:0 | 積分:3 主題帖:0 | 回復帖:1
LV1
士兵

小生來遲了,不過,還是來得及的,因為我是來學習的,并沒有資格參與討論。

2013/07/10 09:28:18
258
mysmps
電源幣:21 | 積分:0 主題帖:3 | 回復帖:4
LV2
班長

分析的有道理,小弟認真向各位前輩學習,小弟對電源有濃厚的興趣!

2018/09/27 15:16:39
365
xiaomiking
電源幣:8 | 積分:0 主題帖:9 | 回復帖:35
LV4
連長
不錯不錯,加油加油!!
2013/07/23 14:41:04
263
renq
電源幣:0 | 積分:0 主題帖:0 | 回復帖:2
LV1
士兵
頂一下
2013/08/23 19:12:03
277
whut206室
電源幣:44 | 積分:0 主題帖:0 | 回復帖:22
LV2
班長

軟開關技術很有價值

2014/02/18 11:35:13
287
jacky_ccf
電源幣:21 | 積分:0 主題帖:3 | 回復帖:98
LV4
連長
頂頂更健康。。。
2014/09/22 20:51:40
297
凌亂薛
電源幣:0 | 積分:3 主題帖:0 | 回復帖:1
LV1
士兵
剛開始學移相全橋。
2018/09/27 15:17:21
366
xiaomiking
電源幣:8 | 積分:0 主題帖:9 | 回復帖:35
LV4
連長
電源,我只做移相全橋
2015/02/11 10:23:44
305
jijingdeyinghuashu
電源幣:0 | 積分:3 主題帖:0 | 回復帖:1
LV1
士兵
挺好想法呀,節能環保
2015/05/21 21:21:55
324
lgzdhdq
電源幣:0 | 積分:3 主題帖:0 | 回復帖:2
LV1
士兵
請教一下,開關管并聯電容的大小怎么取,取多少合適?
2015/06/21 22:25:45
325
三價元素
電源幣:252 | 積分:0 主題帖:10 | 回復帖:203
LV5
營長

好東西要贊!

2015/07/17 10:46:00
328
disheng4688
電源幣:1 | 積分:3 主題帖:1 | 回復帖:1
LV1
士兵
學習。
2015/11/19 11:21:45
333
liwuhao
電源幣:21 | 積分:0 主題帖:0 | 回復帖:3
LV1
士兵

不錯,學習了

2016/11/06 20:32:24
334
WOSHIDAXUESHENG
電源幣:1 | 積分:5 主題帖:15 | 回復帖:23
LV4
連長
想用UC3875做一個移相全橋,請問滯后臂驅動大概能移動多少度啊?
2019/05/10 14:59:53
373
其樂518
電源幣:72 | 積分:3 主題帖:1 | 回復帖:5
LV2
班長
先放下手頭工作,把這精華帖看完。。。
2011/12/05 20:52:36
3
心中有冰[榮譽版主]
電源幣:5321 | 積分:13 主題帖:92 | 回復帖:2113
LV11
統帥

 

上圖是移相全橋的拓撲圖,各個元件的意義如下:

Vin:輸入的直流電源

T1-T44個主開關管,一般是MOSFETIGBT

        T1,T2稱為超前臂開關管,T3,T4稱為滯后臂開關管

C1-C44個開關管的寄生電容或外加諧振電容

D1-D44個開關管的寄生二極管或外加續流二極管

VD1,VD2:電源次級高頻整流二極管

TR:移相全橋電源變壓器

Lp:變壓器原邊繞組電感量

Ls1,Ls2:變壓器副邊電感量

Lr:變壓器原邊漏感或原邊漏感與外加電感的和

Lf:移相全橋電源次級輸出續流電感

Cf: 移相全橋電源次級輸出電容

     RL: 移相全橋電源次級負載

2011/12/06 09:28:34
24
zq2007
電源幣:174 | 積分:0 主題帖:122 | 回復帖:3590
LV11
統帥
冰版,Lt是什么繞組?
2011/12/06 09:38:07
28
心中有冰[榮譽版主]
電源幣:5321 | 積分:13 主題帖:92 | 回復帖:2113
LV11
統帥
沒有LT繞組吧?你再仔細看看
2011/12/06 21:30:14
43
zq2007
電源幣:174 | 積分:0 主題帖:122 | 回復帖:3590
LV11
統帥
Lp上面的那個繞組?
2011/12/08 11:43:38
47
魚頭
電源幣:0 | 積分:0 主題帖:10 | 回復帖:1
LV3
排長
那是Lr
2011/12/09 09:06:37
52
心中有冰[榮譽版主]
電源幣:5321 | 積分:13 主題帖:92 | 回復帖:2113
LV11
統帥
那是諧振電感,可以用漏感來做諧振電感,或者用外加諧振電感與漏感的和來做諧振電感
2011/12/28 09:17:23
107
zvszcs
電源幣:104 | 積分:0 主題帖:228 | 回復帖:3327
LV12
元帥

冰版加油哦

2011/12/09 09:13:30
56
心中有冰[榮譽版主]
電源幣:5321 | 積分:13 主題帖:92 | 回復帖:2113
LV11
統帥

因為是做理論分析,所以要將一些器件的特性理想化,具體如下:

1、    假設所有的開關管為理想元件,開通與關斷不存在延遲,導通電阻無窮小;開關管的體二極管或者外部的二極管也為理想元件,其開通與關斷不存在延遲,正向壓降為0

2、    所有的電感,電容都為理想元件,不存在寄生參數,變壓器也為理想變壓器,不存在漏感與分布參數的影響,勵磁電感無窮大,勵磁電流可以忽略,諧振電感是外加的。

3、    超前橋臂與滯后的諧振電容都相等,即C1=C2=CleadC3=C4=Clag

次級續流電感通過匝比折算到初級的電感量LS`遠遠大于諧振電感的感量Lr,即LS`=Lr*n2Lr
2012/01/31 20:53:45
161
edifierwjq
電源幣:0 | 積分:0 主題帖:1 | 回復帖:8
LV2
班長

最后一個應該是Ls=Lf*n^2>>Lr吧?

2014/05/17 11:48:19
291
abc97
電源幣:14 | 積分:0 主題帖:5 | 回復帖:34
LV3
排長

請問,次級續流電感為什么要折算到初級?難道續流電感也同繞在主變壓器的磁心上?

2011/12/22 19:58:22
98
mingchao
電源幣:86 | 積分:0 主題帖:0 | 回復帖:33
LV3
排長

謝謝

2012/12/26 17:23:49
241
gaos233
電源幣:2 | 積分:0 主題帖:9 | 回復帖:133
LV5
營長

我想做個1500電源,參數如下:

輸入: AC220V150VAC-260VAC

輸出:75V/20A

效率:95以上%(滿負載情況下)

空載損耗:5W-8W

PF值:0.99(在全功率下)

請冰版幫忙推薦個方案,謝謝。

2013/06/19 09:40:36
254
shadowboyer
電源幣:0 | 積分:0 主題帖:3 | 回復帖:14
LV2
班長
T1,T2稱為超前臂開關管,T3,T4稱為滯后臂開關管-----這個有點問題,超前和滯后是控制IC決定的,在一個周期中,誰先導通,誰就是超前臂
2013/07/10 17:22:46
259
calwp
電源幣:0 | 積分:0 主題帖:1 | 回復帖:9
LV2
班長

說的是,一般情況下T1,T2為超前臂,T3,T4為滯后臂

2015/04/20 23:41:21
315
木子add
電源幣:34 | 積分:0 主題帖:5 | 回復帖:15
LV3
排長
我最近也在糾結到底哪個是超前,哪個是滯后,你說由控制ic決定,可是我在用28950的時候,為什么cd是超前呢?而在相位上ab是超前cd的。
2015/05/19 16:08:47
318
laosong1108
電源幣:0 | 積分:0 主題帖:2 | 回復帖:11
LV3
排長
3895的確CD是超前,AB是滯后,一開始也把我弄糊涂了。
2018/09/27 15:23:48
367
xiaomiking
電源幣:8 | 積分:0 主題帖:9 | 回復帖:35
LV4
連長
把左右對稱結構反一下,又何防? 我是這樣理解的
2015/02/11 20:22:04
306
aninstone
電源幣:3 | 積分:0 主題帖:3 | 回復帖:113
LV4
連長
有用 學習了
2015/06/26 06:22:15
326
博智亞
電源幣:8 | 積分:0 主題帖:1 | 回復帖:30
LV3
排長

T1-T44個主開關管,一般是MOSFETIGBT

        T1,T2稱為超前臂開關管,T3,T4稱為滯后臂開關管

為什么T1,T2是一組橋臂,T3,T4是一組橋臂?

是不是打錯字了?

T1通了后到變壓器再到T4嘛,然后T3通了以后再到T2,這么看應該是T1,T4是一組橋臂,T2,T3是一組橋臂

這么理解對不對?

2017/09/01 15:12:52
357
x228117
電源幣:0 | 積分:0 主題帖:0 | 回復帖:1
LV1
士兵

2011/12/05 20:54:07
4
心中有冰[榮譽版主]
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LV11
統帥
PS FB一個周期可以分為12中工作模態,其中正負半周期是對應的關系,只不過改變的是電流在橋臂上的流向,下面我們首先來分析這12個工作模態的情況,揭開移相全橋的神秘面紗。
2011/12/05 20:54:37
5
心中有冰[榮譽版主]
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LV11
統帥
  
2011/12/06 09:30:14
25
zq2007
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LV11
統帥
樓上的Lk是變壓器漏感嗎?
2011/12/09 09:07:11
53
心中有冰[榮譽版主]
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LV11
統帥
見52漏的解釋
2013/07/10 17:29:11
260
calwp
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LV2
班長

弱弱的問一句,Lk哪來的?知道了,諧振電感的感量Lk

2018/10/17 15:10:43
369
emule
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LV1
士兵
看了52樓的解釋“那是諧振電感,可以用漏感來做諧振電感,或者用外加諧振電感與漏感的和來做諧振電感”,這和Lr的說明一樣啊。
2011/12/09 09:22:33
58
心中有冰[榮譽版主]
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LV11
統帥

工作模態一:正半周期功率輸出過程

如上圖,此時T1T4同時導通,T2T3同時關斷,原邊電流的流向是T1—Lp—Lk—T4,如圖所示。

此時的輸入電壓幾乎全部降落在圖中的A,B兩點上,即UAB=Vin, 此時AB兩點的電感量除了圖上標示出的LpLk之外,應該還有次級反射回來的電感LS`(因為此時次級二極管VD1是導通的),即LS`=n2* Lf,由于是按照匝比平方折算回來,所以LS`會比Lk大很多,導致Ip上升緩慢,上升電流△Ip

                 Ip=(Vin-n*Uo)*(t1-t0)/( Lk+ LS`)

此過程中,根據變壓器的同名端關系,次級二極管VD1導通,VD2關斷,變壓器原邊向負載提供能量,同時給輸出電感Lf與輸出電容Cf儲能。(圖中未畫出)

此時,               UC2 =UC3=UA=UAB=Vin

                     UB=0V

2011/12/20 16:14:48
77
otloclbtl1
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LV4
連長

冰版主,△Ip=(Vin-n*Uo)*(t1-t0)/( Lk+ LS`)

中Vin-n*UO,是什么得到的?

2011/12/21 13:54:56
92
心中有冰[榮譽版主]
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LV11
統帥
這個式子是諧振電感兩端的電壓,就是用輸入電壓減去次級反射回來的電壓
2012/04/19 15:11:58
205
grape2004
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LV1
士兵
冰版,你這個回答不對吧?我覺得應該是Ip=Vin*(t1-t0)/( Lk+ LS`),在激磁過程中,你電感算的是Lk+ LS,激磁電壓應該就是Vin,您覺得呢?
2017/06/01 16:55:18
343
sariel96
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LV1
士兵
同意,我也是這么認為的,敢問樓主的到解釋了沒有
2012/04/28 16:56:58
210
xsaqs
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LV5
營長
t0-t1時間,變壓器次級電壓是原邊電壓按扎比折算的電壓,而不是副邊控制原邊。
2011/12/30 14:11:49
108
xwlnanshilong
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LV2
班長

Ip=(Vin-n*Uo)*(t1-t0)/( Lk+ LS`)

Lk+Ls  ? 為什么不是Lp+Lk+Ls?Lp不需要計算上去嗎?

還有幾個問題:

初級為什么會有次級這算回來的電感?是根據什么依據得出的?這個折算電壓在電源工作的任何時候都是有的嗎?

反射電壓的問題也是一樣的?

小弟只是知道在計算的時候會加上這個這算電壓或者電感,但是不是太明白為什么要加上?理論依據是什么?

多謝!多謝! 

2015/05/19 16:22:34
319
laosong1108
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LV3
排長
LP和LS應該是并聯關系吧
2012/01/31 20:59:12
162
edifierwjq
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LV2
班長

請問版主:

1、Lp是指變壓器原邊的激磁電感嗎?如果是的話,前面你不是假設Lp為無窮大嗎?這里應該如何分析呢?

2、副邊反射電感Ls與Lp及Lk的連接關系是怎樣的呢?是與二者串聯的嗎?

謝謝!

2012/04/28 16:59:14
211
xsaqs
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LV5
營長

空白,請刪除。

2012/04/28 17:23:48
212
xsaqs
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LV5
營長

Ip=原邊勵磁電感電流+副邊Lf電流/n

可以很容易推導出下列式子:

Ip=(t1-t0)Vin/[1/Ls(1-D)+1/Lp]

Ls=n^2*Lf

所以Lf折算到原邊的電感乘以一個系數后得到一個電感然后與Lp并聯。

又因為實際應用中,通常Lp>>Lf,所以原邊電感也可以近似為Lf(1-D)+Lr,

同時,Lf>>Lr,所以原邊點此時原邊電感可以近似為Lf(1-D)。

2015/10/12 18:33:57
332
逍遙胖官
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LV1
士兵
為什么是T1和T4先導通,不是說超前臂的相位先于滯后臂,那應該是T1和T2先導通吧?
2017/07/24 15:53:54
347
P50814027
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LV1
士兵
那不就相當于BUS直接短路了嗎?
2011/12/05 20:55:20
6
心中有冰[榮譽版主]
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統帥
  
2011/12/09 09:23:23
59
心中有冰[榮譽版主]
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統帥

工作模態二:超前臂諧振過程

如上圖,此時超前橋臂上管T1t1時刻關斷,但由于電感兩端電流不能突變的特性,變壓器原邊的電流仍然需要維持原來的方向,故電流被轉移到C1C2中,C1被充電,電壓很快會上升到輸入電壓Vin,而C2開始放電,電壓很快就下降到0,即將A點的電位鉗位到0V

由于次級折算過來的感量LS`遠遠大于諧振電感的感量Lk,故基本可以認為此是的原邊類似一個恒流源,此時的ip基本不變,或下降很小。

C1兩端的電壓由下式給出

            Vc1=Ip*(t2-t1)/(C1+C3)= Ip*(t2-t1)/2 Clead

      C2兩端的電壓由下式給出

              Vc1= Vin- Ip*(t2-t1)/2 Clead

其中Ip是在模態2流過原邊電感的電流,在T2時刻C1上的電壓很快上升到VinC2上的電壓很快變成0VD2開始導通。

t2時刻之前,C1充滿電,C2放完電,即 VC1= VC3= Vin  VC2=VA=VB= 0V

模態2的時間為

          t= t2-t1=2 Clead * Vin/ Ip

2012/05/02 10:06:56
214
xsaqs
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營長

嚴格說這個模態并非是LC諧振,而是一個橫流的等效電感(電感大小見212貼)對C1+C3充放電

(也是推導得出副邊整流管的寄生電容等效到原邊為Cs_p=Coss/n^2,

Cs_p<<C1+C2

根據這個模態時的工作分析,可以推導出電流近似為

Ip=ILf/n

2015/01/12 18:58:09
303
Ailuer_dianyuan
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LV2
班長
Vc1=Ip*(t2-t1)/(C1+C3)= Ip*(t2-t1)/2 Clead 這個公式是怎么的來的?或者推到過程
2015/02/27 16:36:50
307
julie2010
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士兵

可以這樣來推導:

設流過C1的電流為i1,流過C2的電流為i2

最終C1兩端的電壓為VC1,C2兩端的電壓為VC2

這里有

i1+i2=ip

VC1+VC2=VIN

VC1=i1*(t2-t1)/C1

VC2=VIN-i2*(t2-t1)/C2

由于

VC2=VIN-VC1

所以有

i1*(t2-t1)/C1=i2*(t2-t1)/C2

又由于前面設定C1=C2

所以

i1=i2=ip/2

這樣

VC1=i1*(t2-t1)/C1=ip*(t2-t1)/(2*C1)=ip*(t2-t1)/(2*Clead)

 

 

2017/08/29 18:25:44
353
781274033
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LV1
士兵
為什么模態2中不是輸入電壓直接給C3充電,然后到后臂T4回去呢,直接不經過電感了
2017/09/18 15:58:50
358
影帝VV
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士兵
同問?
2019/04/30 15:00:59
372
lpaiwyybz
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士兵
因為模態一的時候C3已經充滿點,并且電壓已經是VIN了。
2011/12/05 20:57:25
8
心中有冰[榮譽版主]
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統帥
  
2011/12/09 09:24:49
60
心中有冰[榮譽版主]
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統帥

工作模態三:原邊電流正半周期鉗位續流過程

如上圖,此時二極管D2已經完全導通續流,將超前臂下管T2兩端的電壓鉗位到0V,此時將T2打開,就實現了超前臂下管T2ZVS開通;但此時的原邊電流仍然是從D2走,而不是T2

此時流過原邊的電流仍然較大,等與副邊電感Lf的電流折算到原邊的電流

              ip(t)= iLf(t)/n

此時電流的下降速度跟電感量有關。

從超前臂T1關斷到T2打開這段時間td,稱為超前臂死區時間,為保證滿足T2ZVS開通條件,就必須讓C3放電到0V,即

           td ≥△t= t2-t1=2 Clead * Vin/ Ip

此時,    UC1=UC3=Vin     UA=UB=UAB=0V
2011/12/30 14:41:20
109
xwlnanshilong
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LV2
班長
必須放干凈電的是不是C2 ?
2012/02/07 09:15:19
173
小。蝦米
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LV5
營長
我怎么看著也是C2呢
2012/03/15 12:29:46
191
zq841102
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LV7
旅長
是C2,后面要讓D2導通的
2013/07/10 17:47:00
261
calwp
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LV2
班長
是C2,只有C2放電到0v,T2才能滿足ZVS開通條件。
2012/04/19 16:04:35
206
grape2004
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士兵

此時電流的下降速度跟電感量有關。

從超前臂T1關斷到T2打開這段時間td,稱為超前臂死區時間,為保證滿足T2ZVS開通條件,就必須讓C3放電到0V,即

--------------------------------------------

應該是必須讓C2放電到0V

2012/05/02 10:39:51
215
xsaqs
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LV5
營長

冰,能否解釋下為什么電流只流過D2,而不流過T2,?

此時的Ip=ILf/n是怎么推導出來的?

2012/10/23 15:16:50
235
罐頭和蓋頭
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LV1
士兵

MOS管是單向導通器件,根據電流流向,D2提供續流通路。

在此狀態,原邊電流由副邊電流控制,根據變壓器變比關系,得Ip=ILf/n

2015/06/26 06:48:31
327
博智亞
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LV3
排長
誰說MOS管是單項導通器件?書上有這么說:只要MOS管開通后,實際上電流既可以從D往S流,也可以由S往D流,但是門極開通條件是:G相對于S有一個相對的高電壓維持才可以。如果把S做為高壓側用,那么G要比高壓還要高。否則就會關斷。此續流二極管是不是應用了MOS管內的體二極管,或者對此體二極管做過手腳啥的,讓這個體二極管在這種狀態下電流只流過此體二極管。
2014/05/20 22:28:44
292
力行
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LV1
士兵
T2兩端電壓=0,所以不通
2017/03/10 16:49:22
336
a52632035
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LV4
連長
那二極管兩端電壓也為0,為什么電流通??我覺得是剛開始MOS開通時間100-200多ns的時間內,MOS的導通電阻很高,電流當然走阻抗小的地方流過。即使內阻為2歐,電流1A,也遠遠大于體二極管的1V了。所以走二極管過
2012/05/11 14:18:02
222
wangyang8695
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LV4
連長

最近又來做這個東西,對于這個模態,忽然有點以前沒想,現在想不明白的問題。懇請各位前輩,如有空閑,能予指導!

 

 

VAB肯定沒有電壓,但是為什么這段時間上主變在工作(副邊尚沒有短路),為什么主變上沒有電壓,副邊Vrect上也沒有電壓?

2012/10/23 15:22:35
236
罐頭和蓋頭
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士兵
此模態,為方便理解,可假設輸出電感電流不變,Ip=ILf/n,原邊電流也不變。所以,變壓器原/副邊間不傳輸能量,副邊整流二極管此時作續流用!
2015/05/21 20:05:52
320
lgzdhdq
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LV1
士兵
請問您搞懂這個問題了嗎?我看到這里也搞不明白了,這是為啥呢?
2017/03/10 16:54:23
337
a52632035
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LV4
連長
這個屬于BUCK型,Vo=DVin。輸入沒電壓,輸出當然沒電壓。主變的電壓被嵌位,電感的電壓時可以突變的,電流不能突變,還需要繼續續留,就是諧振
2018/03/01 20:45:00
360
lmxs
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LV1
士兵
請問副邊電壓為0,為什么不是兩個二極管都導通呢?
2011/12/05 20:58:15
9
心中有冰[榮譽版主]
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統帥
  
2011/12/06 17:02:32
42
zq841102
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LV7
旅長

冰版,這個t3<t<t4時刻,是否C3需要在t3時刻前先向電網回饋,然后放完電之后再由IP給他反向充電,然后充到一定電壓的時候會導通D3呢。否則C3的電壓極性就突變了,可以如此嗎。電容電壓不會突變的吧

2011/12/09 09:30:56
61
心中有冰[榮譽版主]
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LV11
統帥

C3的極性并沒有突變,在T4關斷前C3的電壓就等于原邊的輸入電壓,因為此時B點電壓為0V,當T4關斷的時刻,可以認為是ip通過Lk與Vin通過C3同時給C4充電

而沒有你說的先向電網饋能,然后再充電

稍后我會將這個過程的詳細分析放上來

2011/12/25 16:45:29
99
wangyang8695
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LV4
連長

冰版,這個階段中,C3上的電荷也必須放掉,如何在您畫的圖中理解C3釋放電荷的回路呢。我的理解是t3-t4階段,LK上的儲能和C3,向電網回饋能量。同時LK上的儲能向C4存儲電荷。懇請予以指正!

2015/04/02 11:41:18
309
wzy616611
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LV3
排長
群主,你一下Lk的,圖里根本就沒有Lk,而且你的 C3電流怎么是這樣呢?
2015/05/21 20:12:29
321
lgzdhdq
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LV1
士兵
LK應該是lr
2011/12/21 13:41:39
80
心中有冰[榮譽版主]
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統帥

工作模態四:正半周期滯后臂諧振過程

如圖所示:T3時刻將滯后臂下管T4關斷,在T4關斷前,C4兩端的電壓為0,所以T4是零電壓關斷。

由于T4的關斷,原邊電流ip突然失去通路,但由電感的原理我們知道,原邊電流不允許突變,需要維持原來的方向,以一定的速率減少。所以,原邊電流ip會對C4充電,使C4兩端的電壓慢慢往上升,同時抽走C3兩端的電荷。

               ip(t)=I2sinω(t-t3)

                vc4(t)=ZpI2sinω(t-t3)

                 vc3(t)=Vin-ZpI2sinω(t-t3)

其中,I2t3時刻,原邊電流下降之后的電流值

      Zp:滯后臂的諧振阻抗,Zp= )0.5

         ω:滯后臂的諧振角頻率,ω=1/(2Lr*Clag)0.5

可能有人會感到奇怪,電流怎么出現了正弦函數關系呢,沒錯,因為此時是原邊的諧振電感Lr與滯后臂的兩個電容C3,C4諧振,其關系就是正弦關系。

為何我上面提到只有原邊的諧振電感Lr參加諧振呢,那么次級的儲能電感是否有參加諧振呢?下面我們來分析一下:

由于滯后臂下管T4的關斷,C4慢慢建立起電壓,而最終等于電源電壓,即UC4=Vin,從圖紙上我們可以看到,UC4其實就是B點的電壓,C4兩端電壓的上升就是B點電壓由0V慢慢的上升過程,而此時A點電壓被鉗位到0V,所以這會導致UAB<0V,也就是說這個時候原邊繞組的電壓已經開始反向。

由于原邊電壓的反向,根據同名端的關系,LS1LS2同時出現下正上負的關系,此時VD2開始導通并流過電流;而由于LS1Lf的關系,流過LS1VD1的電流不能馬上減少到0,只能慢慢的減少;而且通過VD2的電流也只能慢慢的增加,所以出現了VD1VD2同時導通的情況,即副邊繞組LS1LS2同時出現了短路。

而副邊繞組的短路,導致Lf反射到原邊去的通路被切斷,也就是說會導致原邊參加諧振的電感量由原來的(Lf*n2+ Lr)迅速減少到只剩Lr,由于Lr比(Lf*n2+ Lr)小很多,所以原邊電流會迅速減少。

此時,原邊的UAB=ULr=-VinUA=0V, UB= Vin
2012/04/19 16:09:51
207
grape2004
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LV1
士兵

所以T4是零電壓關斷。

 

---------------------------

零電壓關斷沒有什么意義啊!

2012/07/19 17:00:17
230
jgchang
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LV1
士兵

我也這樣認為:關斷是讓電流為0,因此0電流關斷才有意義;導通是讓電壓為0,因此,0電壓關斷才有意義。從這種意義上講,0電壓關斷和0電流開通都不屬于軟開關的范疇。

2012/04/19 16:36:14
208
grape2004
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LV1
士兵

由于原邊電壓的反向,根據同名端的關系,LS1LS2同時出現下正上負的關系,此時VD2開始導通并流過電流;而由于LS1Lf的關系,流過LS1VD1的電流不能馬上減少到0,只能慢慢的減少;而且通過VD2的電流也只能慢慢的增加,所以出現了VD1VD2同時導通的情況,即副邊繞組LS1LS2同時出現了短路。

而副邊繞組的短路,導致Lf反射到原邊去的通路被切斷,也就是說會導致原邊參加諧振的電感量由原來的(Lf*n2+ Lr)迅速減少到只剩Lr,由于Lr比(Lf*n2+ Lr)小很多,所以原邊電流會迅速減少。

此時,原邊的UAB=ULr=-VinUA=0V, UB= Vin

 

----------------------------------------------------------------------------------------------------

這句話我也覺得有問題:我覺得在T2開通(即t2時刻)Ua已經被鉗位到0,這個時候原邊已經進入續流階段,Lp上的電壓就已經反向,而不是到T4關斷的時候才反向。

2015/05/21 20:34:48
322
lgzdhdq
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LV1
士兵
我也覺得是這樣,畢竟T2導通后只是近似恒流,實際上LP為了維持自身電流,電壓必然反向(可是反向電壓大小不確定,反向電壓正比于電流衰減率,近似恒流代表電流衰減率不大),此時副邊二極管未必導 通,畢竟二極管導通也是需要一定電壓,可是一旦對滯后橋臂下管并聯電容充電,LP的反向電壓必然急劇增加,導致本來未導通的二極管導通,從而使副邊短路。
2017/03/10 17:13:20
338
a52632035
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LV4
連長
被T2.T4嵌位到地,怎么反向啊。只有T4關掉后,給C4充電,C3放電,電壓才能起來
2012/05/02 11:02:03
216
xsaqs
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LV5
營長

這個模態跟模態二不一樣。模態2是等效為恒流源,這個模態是諧振。

 

2012/05/02 13:26:43
217
xsaqs
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LV5
營長

假設副邊滿載,必然工作在連續模式,設此時ILf=ILf1>0.且不能這個模態的瞬間并不能突變,維持在ILf1.

1,此時D1&D2共通,變壓器被短路,VLp=0

2,   Lr與C3+C4諧振,則Lr里的電流從正弦波波峰開始正弦下降。對應的Lp與副邊電流折算到原邊的和也是正弦下降。VLp=0,ILp恒定。則副邊電流為正弦下降。

即:ILs1+ILs2=ILs(矢量和)為正弦下降。

此時:[ILs1]+[ILs2]=ILf   代數和為ILf.  []表示絕對值

 

不知以上分析是否正確。

2012/08/17 14:51:09
233
zhangye8423
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LV2
班長

請教一下,

Zp:滯后臂的諧振阻抗,Zp= )0.5

什么意思,Zp等于多少啊?

2015/04/02 11:50:19
310
wzy616611
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LV3
排長

C3怎么抽走電荷啊?很明顯你的圖是往C3里流的電流,方向是不是錯了啊

2015/05/21 20:38:12
323
lgzdhdq
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LV1
士兵
電流流向C3負端,所以相當于抽走電荷。不過這一過程能量關系似乎好混亂不容易說清楚。
2017/07/25 06:38:01
348
P50814027
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LV1
士兵
我覺得可以這么理解,T4關斷之后,這個時候由于UAB的電壓鉗位到0V,但是因為T4關斷,所以這時候需要對C4充電,充電的能量就來自c3,這個時候其實C3的電壓會被抬高到>Uin,所以這個時候C3的電流方向是往電網方向的,不然我也想不通為啥電流是這個方向,但是所有的資料都是這樣寫的
2017/08/29 19:16:23
354
781274033
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LV1
士兵
不可能吧  即使C3給C4充電,C3電壓就會降低呀,怎么可能高于電網電壓呢,C3和C4總電壓才等于電網電壓,C3一定是<等于電網電壓的
2017/08/22 20:00:30
352
HED_
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士兵
當副邊短路時,原邊能量傳遞不過來,輸出電壓如何計算呢?
2011/12/05 20:58:42
10
心中有冰[榮譽版主]
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統帥

開關模態五:諧振結束,原邊電感向電網饋能

如圖所示,當C4充電到Vin之后,諧振結束,就不再有電流流過C3,C4,轉而D3自然導通,原邊電流通過D2—Lr—D3向電網饋能,其實能量來源于儲存在Lr中的能量,此時原邊電流迅速減少,

ip(t)= Ip4- (t-t4)

   其中  Ip4t4時刻的原邊電流值

t5時刻減少到0

此時T3兩端的電壓降為0V,只要在這個時間將T3開啟,那么T3就達到了零電壓開啟的效果。

在這里有幾個概念需要介紹下:

死區時間:超前臂或滯后臂的上下兩管,開通或關閉的間隔時間,移相全橋電源每個周期有4個死區時間。

諧振周期:滯后臂兩個管子關斷之后到超前臂兩個管子開通之前,次級電感通過匝比反射回來的電感與諧振電感之和與各自的諧振電容的2個諧振時間;還有就是超前臂已經開通,滯后臂兩個管子換流之前,諧振電感與各自的諧振電容的2個諧振時間。

移相角度:指的是超前臂上管開通到滯后臂下管的開通的時間間隔或超前臂下管開通到滯后臂上管的開通的時間間隔,再轉換成角頻率ω

ω=2f=2/T.

對于開關模態5來說,諧振周期一定要小于死區時間,否則就不能達到滯后臂的ZVS效果了。但此時的諧振電感是沒有次級電感通過匝比反射回來的,所以只有諧振電感參與了諧振,在設計的時候小心了,諧振電感一定要足夠大,否則諧振能量不夠的話,原邊電流就會畸變。

t5時刻,UAB=ULr=-VinUA=0V, UB= UC1= Vin
2015/04/08 11:53:50
314
wzy616611
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LV3
排長
請問上一個貼你說抽走C3電荷,為什么電流還會向C3流呢?
2011/12/05 20:59:09
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2011/12/21 13:42:59
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開關模態六:原邊電流從0反向增大

如圖所示,在t5時刻之前,T3已經導通,在t5時刻原邊電流ip已經下降到0,由于沒有了電流,所以D2D3自然關斷。

t5-t6的時間內,副邊的二極管D1D2還是同時導通流過電流,將副邊繞組短路,阻斷輸出電感反射到初級的途徑,此時的負載電流還是由次級電感與輸出電容提供;同時,由于原邊的T2T3已經導通,原邊電流ip流過T3--Lr--T2,又因為Lr很小,所以原邊電流ip就會反向急劇增大。

                   ip(t)= - (t-t5)

t6時刻,ip達到最大,等于副邊的電感電流折算到初級的電流

                    ip(t6)= - ILf(t6)/n

在這個開關模態,原邊電流是不傳遞能量的,但副邊卻存在著一個劇烈的換流過程,通過副邊二極管VD1的電流迅速減少,VD2的電流迅速增大,在t6時刻,通過VD1的電流減少到0,通過VD2的電流等于電感電流ILf

t6時刻之前,原邊的UAB= ULr=-VinUA=0V, UB= Vin
2011/12/21 13:43:16
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心中有冰[榮譽版主]
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統帥
達到t6時刻之后,移相全橋的正半周期工作結束;并開始負半周期工作,其工作原理與正半周期相似,下面來做進一步的分析:
2011/12/05 20:59:45
12
心中有冰[榮譽版主]
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統帥
  
2011/12/21 13:43:38
84
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統帥

開關模態七:負半周期功率輸出過程

如上圖,此時T2T3同時導通,T1T4同時關斷,原邊電流ip的流向是T3—Lk—Lp—T2,如圖所示。

此時的輸入電壓幾乎全部降落在圖中的B,A兩點上,即UAB=-Vin, 此時AB兩點的電感量除了圖上標示出的LpLk之外,應該還有次級反射回來的電感LS`(因為此時次級二極管VD2是導通的),即LS`=n2* Lf,由于是按照匝比平方折算回來,所以LS`會比Lk大很多,導致Ip上升緩慢,上升電流△Ip

                 -Ip=-(Vin-n*Uo)*(t7-t6)/( Lk+ LS`)

此過程中,根據變壓器的同名端關系,次級二極管VD2導通,VD1關斷,變壓器原邊向負載提供能量,同時給輸出電感Lf與輸出電容Cf儲能。(圖中未畫出)

此時,               UC1 =UC4=UB =Vin    UAB=-Vin

                     UA=0V
2011/12/05 21:00:15
13
心中有冰[榮譽版主]
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統帥
   
2011/12/08 10:52:14
45
huchuyou
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團長
心中有冰老師請教一下,第4、8種工作模式不是很了解。他這兩種模式是在什么一個狀態下、且如何工作的。按信號的流程T1和T2會不會同時導通啊!
2011/12/09 09:09:06
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心中有冰[榮譽版主]
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統帥
這兩個模式分別是滯后臂與超前臂的諧振模式,稍后我會上詳細的分析過程
2011/12/21 13:44:36
85
心中有冰[榮譽版主]
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統帥

開關模態八:負半周期超前臂諧振過程

如上圖,此時超前橋臂下管T2t7時刻關斷,但由于電感兩端電流不能突變的特性,變壓器原邊的電流仍然需要維持原來的方向,故電流被轉移到C1C2中,C2被充電,電壓很快會上升到輸入電壓Vin,而C1的電荷很快就被抽走,C1兩端電壓很快就下降到0V,即將A點的電位鉗位到Vin

由于次級折算過來的感量LS`遠遠大于諧振電感的感量Lk,故基本可以認為此是的原邊類似一個恒流源,此時的ip基本不變,或下降很小。

C2兩端的電壓由下式給出

            Vc2=-Ip*(t8-t7)/(C1+C2)= Ip*(t8-t7)/2 Clead

      C1兩端的電壓由下式給出

              Vc1= Vin- 【︱-Ip*(t8-t7)/2 Clead

其中Ip是在模態8流過原邊電感的電流,在t8時刻之前,C2上的電壓很快上升到VinC1上的電壓很快變成0VD1開始導通。

t8時刻之前,C2充滿電,C1放完電,即 VC2= VC4=VA=VB = Vin  VC1=VAB= 0V

模態8的時間為

          t= t8-t7=2 Clead * Vin/ Ip

注意:此△t時間要小于死區時間,否則將影響ZVS效果。

2017/07/25 06:44:14
349
P50814027
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士兵
這個時候我有點疑問了,模態4和8其實應該是互補的,但是為什么模態4的時候C3的電流是流向電網,而不是直接流向C4,但是模態8的時候電流就是C1充向C2了?
2012/07/19 22:41:43
231
msz181818
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軍長

這帖好!我也頂一下,但上面13帖中C1的電流方向好像出錯了。

2011/12/05 21:00:47
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2011/12/21 13:45:04
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統帥

開關模態九:原邊電流負半周期鉗位續流過程

如上圖,在t8時刻二極管D1已經完全導通續流,將超前臂上管T1兩端的電壓鉗位到0V,此時將T1打開,就實現了超前臂上管T1ZVS開通;但此時的原邊電流仍然是從D1走,而不是T1

此時流過原邊的電流仍然較大,等與副邊電感Lf的電流折算到原邊的電流

              ip(t)= iLf(t)/n

此時電流的下降速度跟副邊電感的電感量有關。

從超前臂T2關斷到T1打開這段時間td,稱為超前臂死區時間,為保證滿足T1ZVS開通條件,就必須讓C1放電到0V,即

           td ≥△t= t9-t8=2 Clead * Vin/ Ip

此時,    UC2=UC4=UA=UB =Vin     UAB=0V
2011/12/05 21:01:31
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心中有冰[榮譽版主]
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2011/12/21 13:45:26
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開關模態十:負半周期滯后臂諧振過程

如圖所示:T9時刻將滯后臂上管T3關斷,在T3關斷前,C3兩端的電壓為0,所以T3屬于零電壓關斷。

由于T3的關斷,原邊電流ip突然失去通路,但由電感的原理我們知道,原邊電流不允許突變,需要維持原來的方向,以一定的速率減少。所以,原邊電流ip會對C3充電,使C3兩端的電壓慢慢往上升,同時C4開始放電。

               ip(t)=-I2sinω(t-t9)

                vc3(t)=Zp*-I2sinω(t-t9)

                 vc4(t)=Vin-Zp*-I2sinω(t-t9)

其中,-I2t9時刻,原邊電流下降之后的電流值

      Zp:滯后臂的諧振阻抗,Zp= )0.5

         ω:滯后臂的諧振角頻率,ω=1/(2Lr*Clag)0.5

同理,原邊的諧振電感Lr與滯后臂的兩個電容C3,C4諧振,其電壓與電流的關系就是正弦關系。

同開關模態四分析一樣的道理,由于原邊電壓的反向,根據同名端的關系,LS1LS2同時出現上正下負的關系,此時VD1開始導通并流過電流;而由于LS2Lf的關系,流過LS2VD2的電流不能馬上減少到0,只能慢慢的減少;而且通過VD1的電流也只能慢慢的增加,所以出現了VD1VD2同時導通的情況,即副邊繞組LS1LS2同時出現了短路。

而副邊繞組的短路,導致Lf反射到原邊去的通路被切斷,也就是說會導致原邊參加諧振的電感量由原來的(Lf*n2+ Lr)迅速減少到只剩Lr,由于Lr比(Lf*n2+ Lr)小很多,所以原邊電流會迅速減少。

t10時刻,原邊的UAB=ULr=VinUB=UC4=0V, UA=UC2=UC3=Vin
2011/12/05 21:02:11
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2011/12/21 13:45:53
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統帥

開關模態十一:諧振結束,原邊電感向電網饋能

如圖所示,當C3充電到Vin之后,諧振結束,就不再有電流流過C3,C4,轉而D4自然導通,原邊電流通過D4—Lr—D1向電網饋能,其能量來源于儲存在Lr中的能量,此時原邊電流迅速減少,

ip(t)= -Ip10- (t-t10)

   其中  Ip10t10時刻的原邊電流值

t11時刻減少到0

此時T4兩端的電壓降為0V,只要在這個時間將T4開啟,那么T4就達到了零電壓開啟的效果。

對于開關模態11來說,諧振周期一定要小于死區時間,否則就不能達到滯后臂的ZVS效果了。但此時的諧振電感是沒有次級電感通過匝比反射回來的,所以只有諧振電感參與了諧振,在設計的時候小心了,諧振電感一定要足夠大,否則諧振能量不夠的話,原邊電流就會畸變。

t11時刻,UAB=ULr= UC3=UA=VinUB=0V
2017/08/30 10:06:37
355
781274033
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士兵

在設計的時候小心了,諧振電感一定要足夠大,否則諧振能量不夠的話,原邊電流就會畸變

能否把上面這句話在講一下,若是諧振電感LR足夠大,在死區時間之內能量不能完全反饋到電網,就不能達到T4的ZVS開啟了,還是說這個過程只要是給電網饋電就已經可以達到ZVS開啟,只要過了T10諧振時刻

2011/12/05 21:02:41
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心中有冰[榮譽版主]
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2011/12/06 14:12:54
39
hechaocao
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營長

關注

2011/12/21 13:46:24
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統帥

開關模態十二:原邊電流從0正向增大

如圖所示,在t11時刻之前,T4已經導通,在t11時刻原邊電流ip已經上升到0,由于沒有了電流,所以D1D4自然關斷。

t11-t12的時間內,副邊的二極管D1D2還是同時導通流過電流,將副邊繞組短路,阻斷輸出電感反射到初級的途徑,此時的負載電流還是由次級電感與輸出電容提供;同時,由于原邊的T1T4已經導通,原邊電流ip流過T1--Lr—T4,又因為Lr很小,所以原邊電流ip就會正向急劇增大。

                   ip(t)= - (t-t11)

t12時刻,ip達到最大,等于副邊的電感電流折算到初級的電流

                    ip(t12)= - ILf(t12)/n

在這個開關模態,原邊電流是不傳遞能量的,但副邊卻存在著一個劇烈的換流過程,通過副邊二極管VD2的電流迅速減少,VD1的電流迅速增大,在t12時刻,通過VD2的電流減少到0,通過VD1的電流等于電感電流ILf

t12時刻,原邊的UAB= ULr=UA=UC3=Vin, UB= 0V
2011/12/21 13:49:17
90
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統帥

至此,一個完整的移相全橋工作周期分析已經完成。

其中有一些地方有點小小錯誤,但不影響總體的工作原理分析,如果用心的網友不妨指出來(當然我自己是知道的),權當是給大家一個思考的空間吧

元旦之后我會全部改正(即使是沒有人指出來的錯誤)

2017/12/08 18:29:33
359
liusuper5240
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LV6
團長
冰版,沒看到你全部更正的結果呀?不是案子多忘了吧
2011/12/05 21:06:01
19
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統帥
12個工作模態我先用用圖紙的方式呈現出來了,為了便于分析,我省略了次級繞組的回路分析,等我稍微有時間我會將每個模態的詳細分析放上來。
2011/12/06 09:32:06
26
zq2007
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統帥
冰版,樓上的12附圖說明的是什么問題,不是很明白,是工作狀態嗎?
2011/12/05 21:07:32
20
心中有冰[榮譽版主]
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統帥

 

這個波形圖也是我用PROTEL99畫的,下面的分析會用到

2011/12/05 22:46:58
21
ncy231
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LV7
旅長
冰版V5!先頂一下,慢慢學習
2011/12/06 09:35:42
27
電源網-娜娜姐
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LV10
司令

冰版的新帖也 嘎嘎

2011/12/12 13:15:23
68
ppnmby
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LV4
連長

最近也在做。

2011/12/08 12:42:00
48
ctx1211
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LV7
旅長
MARK一下,慢慢消化
2012/01/06 11:15:43
124
雪花梅花
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