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推挽变换器与推挽谐振变换器的原理及其建模
来源:欧宝体育手机版app官网    发布时间:2023-08-07 22:24:16
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  推挽变换器拓扑和作业波形如图1所示。电路中的两个开关管Q1、Q2接在带有中心抽头的变压器初级线圈两头,此电路能够等效为两个彻底对称的单规矩激变换器。D1、D2为副边

  模态1:Q1导通时,输入电压加在变压器原边上端绕组,Q2接受两倍的输入电压,变压器副边上端绕组电压为nVin,整流二极管D1导通,此期间电源向负载供给能量;

  模态2:Q1关断、Q2关断时,整流管D1中电流逐步减小,D2中电流逐步增大,直到两管中电流持平(忽略变压器激磁电流),此刻变压器能够看作被短路,两开关管接受电源电压,输出功率由输出电容供给;

  模态3:Q2导通、Q1关断时,输入电压加在变压器原边下端绕组上,Q1接受两倍的输入电压,变压器副边下端绕组电压为nVin,整流二极管D2导通,此期间电源向负载供给能量;

  模态4:Q2关断、Q1关断时,整流管D2中电流逐步减小,D1中电流逐步增大,直到两管中电流持平(忽略变压器激磁电流),此刻变压器能够看作被短路,两开关管接受电源电压,输出功率由输出电容供给。

  推挽谐振变换器拓扑及作业波形如图3所示。为使开关管完结零电压导通和零电流关断(ZVCS),来到达变换器的高功率,就要选用新的电路拓扑和操控办法。提出了一种新式的ZVCS推挽谐振电路拓扑,电路拓扑如图3a所示。该电路由初级MOS管(Q1、Q2),串联LC谐振电路,输出整流器(D1−D4),输出电容(Co)和负载(RL)组成。谐振电感为变压器的次级漏感,Cs1、Cs2为包含MOSFET漏源极结电容在内的并联电容。下面剖析电路的作业原理。该电路作业时,作业频率挨近于电路LC网络的固有谐振频率。电路有4个作业模态,其等效电路别离如图4的(a)、(b)、(c)、(d)所示,电路作业波形如图3b所示。在剖析时,作如下假定:

  模态1:t0时刻之前,功率管Q1漏源极并接的电容Cs1已放电到零,t0时Q1导通,则Q1为零电压导通,变压器初级流过电流i1,变压器励磁电流线性增加,副边谐振网络谐振,原边向副边传输能量。此模态中Cs1电压为零,Cs2电压钳位在2Vin。

  模态2:t1时关断功率管Q1,此刻Q2亦关断,变压器励磁电流对Q1、Q2漏源极并接的电容Cs1、Cs2进行充放电,因为变压器励磁电流足够大,且功率管并接的电容值比较小,充电时刻比较短,故能够为充放电时励磁电流巨细不变,电容电压为线的反并二极管天然导通。此模态到Vcs2=0时完毕。

  模态3:与模态1相似,Q2零电压导通,向副边传输能量,Cs1电压箝位为2Vin。

  本方案选用的PWM操控器为SG3525,内部包含供电、OSC、PWM调理、软启动、维护等单元,内部结构如图5所示。

  pin1和pin2为差错放大器的反相输入和同相输入引脚;pin3为振荡器外接同步信号输入引脚;pin4为振荡器输出引脚;pin5振荡器守时电容引脚;pin6为守时电阻引脚;pin8为软启动时刻设置引脚;pin9为PWM比较器信号补偿引脚;pin10为外部毛病输入引脚;pin11为PWMA输出引脚;pin12为GND引脚;pin13为Vcc引脚;pin14为PWMB输出引脚;pin15为偏置电源输入引脚;pin16为输出电源基准。

  振荡器:一个双门限电压比较器,电压均取自于基准电源,其上门约束Vh=3.9V,低门限值Vl=0.9V,内部恒流源向CT充电,端电压Vc线性上升,构成锯齿波的上升沿,当Vc=Vh时比较器输出反向,充电进程完毕,上升时刻Trise=0.67RtCt。比较器动作后,放电电路作业,CT放电,Vc下降并构成锯齿波的下降沿,当Vc=Vl时比较器输出反向,放电进程完毕,下降时刻Tfall=1.3RdCt,完结一个作业周期。

  a、脉冲发生模块原理:使用电容的充电/放电特性,设置充电电压的上限与下限比较值,与比较器比较,结合SR触发器操控电容充放电时刻,然后发生三角波和振荡器脉冲波形。

  b、PWM生成模块:结合榜首部分作业时序波形和数字电路技能,规划数字电路,生成两路PWM驱动波形。

  c、推挽变换器模型:图6为推挽电路的功率级电路模型,为了使仿真愈加挨近实践情况,原边MOS管并联等效电容200pF(该电容值为MOS管输出电容与PCB上寄生电容,一般取几百pF。),输入并联20mF电容,该电容不影响仿真成果,加在这儿意图是为了愈加挨近实践情况,防止规划时忽略;变压器选用4绕组变压器(仿线绕组变压器,仿真成果差错较大,过错为高压侧谐振电流频率与低压侧谐振频率不相同,导致仿真中MOS管D极一直呈现较大的尖峰,后来换用变压器,设置适宜的参数,问题基本解决,但因为变压器参数没有优化,所以仿真成果不是特别抱负);高压侧选用谐振的最大长处便是消除原边MOS的电压尖峰(可是调试中比较费事,假如调试欠好,很难到达抱负作用,有或许拔苗助长);二极管整流,二极管上会耗费较多的功率,导致二极管发热严峻,假如器材选型不适宜,高压侧串联谐振,很有或许会下降功率,但消除前级尖峰,会使机器变得更牢靠。所以实践规划中会归纳各方面因从来考虑规划方案,不能一味的寻求某项参数目标。功率电路模型如下:

  的时分,buck电路的输出阻抗能够直接依照它输出的电流电压核算得到的电阻算,仍是要等效为后级

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