软开关变换器3
开关电源测试试卷
开关电源测试试卷一．判断对错（15分）：1．IGBT在较大电流时，通态电压比MOSFET高。
（X ）2．可控硅（SCR）系统目前主要在高压、大电流方面体现它不可替代的优势，但开关速度比较低，仅为1KHz左右。
（V ）3．频率越高，开关电源功率传输能力越弱。
（X ）4．MOSFET速度最快，但电压、电流能力相对比较小，特别适合于100V以下的场合。
（V ）5．丘克变换器的功率传输元件是电容。
（V ）6．发生谐振时，电路呈现感性。
（X ）7．双列直插集成电路芯片的管脚排列规律是，当缺口标记超上时，左上角为第1脚，逆时针升序排列。
（V ）8．ZVZCS是指零电压、零电流开关，主要应用于移相桥式变换器中。
（V ）9．TL431是三端电源器件。
（X ）10．开关电源控制芯片电流、电压保护的滞回特性，可以消除在保护点附近的控制抖动。
（V ）11．M51995芯片的反馈端F/B电流在线性区与占空比成近似正比关系。
（X ）12．图腾柱输出结构的特点是驱动电流比较大，但同时器件的穿透电流也比较大。
（V ）13．个人电脑电源的PS-ON信号是主板给电源的正常工作和休眠控制端。
（V ）14．TL494控制器的死区时间控制端（4脚）电位越高，输出死区时间越宽。
（V ）15．不二越电源是一个带有功率因素补偿电路的软开关电源。
（X ）二．填空（30分）：1．常用半导体功率开关器件中，开关速度最快的是（），最慢的是（）。
2．IGBT兼有（）和（）两种器件的优点。
3．非隔离型开关电源的四种典型拓补形式分别是（）、（）、（）、（）。
4．ZVS变换器又叫（）开关，使用谐振（）元件和开关管（）联。
5．PWM是（）不变，调整（）；PFM是（）不变，调整（）。
6．软开关变换器包括（）、（）、（）三种应用形式。
7．PWM调制过程是利用电源输出电压的（）信号和（）电路产生的（）波进行比较，来调整输出脉冲信号的（）。
8．不二越开关电源使用的控制芯片是（M51995AFP ），个人计算机电源使用的控制芯片大多数是（TL494 ），你知道的一个软开关控制芯片是（UC1864 ）。
一种新型无源交错并联Boost软开关变换器
效率高等特点 ， 广泛用于各种升压场合 引。随着
变换器 功率 等级 的增 加 ， 变换 器通 常需 要并联 。 传 统 的 交 错 并 联 Ｂ ｏｔ 换 器 具 有 下 列 优 ｏｓ 变 点： 电路 结构 简单 ， 过各 相 电感 电流纹 波 的抵 消 通 作 用 ， 以减 小输 入 电流纹 波 ； 可 整个 输 出功率 被各
序 图如 图 ２ 图 ３所示 。 、
ｉｌ ）＝￡ 手（ ￡ 一 （ ） （） ｖ（ ， ＋ Ｔ 一ｏ ￡ ２ ） ｏ
ａ
模态 ２ ｔ ２ ： ［ 一ｔ］ 在ｔ 时刻 ， Ｄ Ｖ ２关 断 ，， 和 ｕ 都不 再 箝位 （ 。
于输 出 电压 ， 他 Ｃ Ｃ 和 开始 放 电 ， 反 向充 电 ， 流过 的 电流 ｈ继续 反 向增 加 。ｔ 时 刻 ， 。 ： Ｕ 和
．
ｉ ＝ ， 流 ｉ 反 向增 加 ， 将 减 电 砚 将 ｉ
△ ：
Ⅲ
（） ９
小， 直到该模态 结束时 ， 等 于 ， ０ Ｖ ２ ｉ 。 ＝ ， Ｄ
关断。
由于电路结构对称 ， 模态 ５～ ８的工作情况与 前四个工作模态类似。
一
在 该 模 态 中 ， 过 的 电 流 和 开 关 Ｖ １ 流 Ｔ
有 无 源软 开 关 功能 、 本 低 、 靠性 高 、 成 可 不用 附加
控制电路等优点 ； 同时， 电路也保持了传统两相交
错 并联 Ｂ ｏｔ 换器 输 入 电 流纹 波 小 的 优 点 。最 ｏｓ变
自激式软开关变换器(ZVS)教程
自激式软开关变换器(ZVS)教程前言第一章关于本电路第二章ZVS的工作原理第三章ZVS的元件选择第四章ZVS的拓展应用之电磁枪配套升压器第五章ZVS的拓展应用之基于ZVS的滞后反馈升压器第六章ZVS的拓展应用之高效电鱼机ZVS电路对于各位来说可能并不陌生，可能很多同学都制作过数十个ZVS电路了。
ZVS的最经常用途是驱动高压包拉弧，zvs具有简单、功率大、发热小效率高等优点。
在此提醒一下各位，不要不加思索地一味重复制作某个电路，DIY<>纯粹的组装。
本教程将介绍ZVS 的背景、工作原理、制作经验和高级应用方式（这是亮点！）同时带领各位领悟DIY的真谛！第一章关于本电路相信很多人看到了很熟悉的那个电路。
这就是自激式软开关变换器，常被大家称为ZVS。
值得一提的是，ZVS是一种电路工作模式的名称（Zero voltage switch，零电压开关），用于描述在开关电源中功率管在其两端电压为零时进行开关动作，此时没有开关损耗。
本电路的功率管正是由于工作在ZVS模式又加上太著名了所以被称为ZVS……（下文中ZVS代表本电路）ZVS是一种Royer变换器，那么Royer是啥？可能很多同学第一次听说这个名词，下面让我为大家分解。
1955年美国的科学家罗那（G.H.Royer）首先研制成功了利用磁芯的饱和来进行自激振荡的晶体管直流变换器。
此后，利用这一技术的各种形式的精益求精直流变换器不断地被研制和涌现出来，从而取代了早期采用的寿命短、可靠性差、转换效率低的旋转和机械振子示换流设备。
由于晶体管直流变换器中的功率晶体管工作在开关状态，所以由此而制成的稳压电源输出的组数多、极性可变、效率高、体积小、重量轻，因而当时被广泛地应用于航天及军事电子设备。
由于那时的微电子设备及技术十分落后，不能制作出耐压高、开关速度较高、功率较大的晶体管，所以这个时期的直流变换器只能采用低电压输入。
此后Royer类变换器一直没有停止发展，先后出现了：三极管ZCS（用于LCD背光照明CCFL，本教程不多作介绍）场效应管ZVS（大家熟知的那个电路），这两个电路实现了谐振软开关，因此效率非常高，比PWM硬开关变换器的效率高不少。
软开关全桥移相控制PWM变换器32页PPT
软开关全桥移相控制PWM变换器
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
高频功率软开关变换技术第4-5章-PDF
iQ
(b) t0~t1
Lr
(c) t1~t2
Vo
Ii
Cr
Lr
iLr
vCr
t '3
*Lr和Cr值比准 谐振小很多 *谐振时间很短
+
vCr
图5.5 等效电路
t0 t1
t 2 t3 t 4
5.1.2 Boost ZCT-PWM变换电路工作原理及相平面分析
1. t0~t1时间段：
⎧ diLr ⎪ Lr dt = −vCr ⎪ 状态方程： ⎨ dv Cr ⎪C = iLr r ⎪ dt ⎩
(4.6)
π ωr
4.1 零电流开关(ZCS)PWM变换器
3.
t 2 ~ t3
时间段（PWM模式）
在时刻t2，电感电流iLr谐振到Io。在Q2未导通之前，iLr将保持为Io，vCr保 持为最大值2Vin 。这一时间段电路将以标准的PWM模式运行。 这个时间段有：
vCr = 2Vin
iLr = I 0
2 < α < 2π )
(4.7)
令γ =
IoZr Vin
−1 −1 则 α = sin ( −γ ) 或 α = 2π − sin γ
5. t4 ~ t5 时间段（电容线性放电模式）
v 在这个时间段，电容Cr 将在输出电流 I o的作用下线性放电。在时刻 t5 ，Cr衰 减到零，之后，续流二极管D将导通，这个时间段结束。
Lr diLr = Vin dt
初始条件：
Vin (t − t0 ) Lr LI T1 = t1 − t0 = r 0 Vin iLr (t ) =
iLr (t0 ) = 0
(4.1) (4.2) (4.3)
高频功率软开关变换技术1-3章-PDF
同学推导此式
——张纯江
2.3 Buck-Boost变换器
1、Vo与Vin的关系 在ton期间，电感电流增量为： DTs V V in ΔI L1 = ∫ dt = in DTs 0 L L 在 toff期间，电感电流增量为： (1− D )Ts V V ΔI L 2 = ∫ − o dt = − o (1 − D)Ts 0 L L
• •
由SR、VDF 和L构成高频Buck。 由La、SRa、VDFa构成低频Buck。
——张纯江
假设高频单元的工作频 率为f，低频单元的工作 频率为fa，令f =nfa。 状态a的等效电路图如图 a所示。电感L两端电压 为正，电流iL上升。电 感La两端电压为0，电 流iLa不变。
——张纯江
工作原理分析
A点或B点相对于地为+Ud和Ud，只能采用双极性SPWM。
A
B
——张纯江
——张纯江
——张纯江
2.2 Boost变换器
Vin Vo = 1− D
电压增益：
M=
D ≤1
Vo 1 = Vin 1 − D
(10)
总有 Vo ≥ Vin ，故称DC/DC升压变换器。 输出电压纹波：
ΔVo D = Vo RCf s
为了改善第一个不足，提出了多谐振变换器。 多谐振变换器：在准谐振电路基础上加入多个谐振元件，使谐振回路不只一个；
S Dr
Cr S Lr
Dr
硬开关
零电压准谐振
S Lr
Cr
Cd
Dr
多谐振
——张纯江
1.3 软开关功率变换的提出和发展
2) 零开关PWM变换器：将准谐振变换器与硬开关变换器相结合，通过附加的有源 开关阻断谐振过程，使电路在一周期中一部分时间按准谐振工作，另一部分时间 按PWM方式工作。既具有软开关功能，又具有PWM硬开关恒频调压的特点。 （只解决了上述第二个不足）。
基于UC3875的软开关DCDC变换器研究
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基于 !"#$%& 的软开关 ’"(’" 变换器研究
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# 黄石理工学院 ’ 胡 学 芝
南光群
Ｈｕ，Ｘｕｅｚｈｉ Ｎａｎ " Ｇｕａｎｇｑｕｎ
摘要! 本文 介 绍 了 移 相 式 准 谐 振 变 换 器 控 制 集 成 电 路
- 引言
传统的全桥 N,O 变换器适用于输出低电压大功 率的情况 " 以及电源电压和负载电流变化大 的场合 ( 其优点是开关频率固定 " 便于控制 ( 为了提高 变换器 的 功 率 密 度 "减 少 单 位 输 出 功 率 的 体 积 和 重 量 "需 将 开关频率提高 ( 将谐振变换器与 N,O 技术结合起来 构成软开关 N,O 控制方案 " 既能实现功率开关的软 开 关 特 点 "又 能 实 现 恒 频 控 制 "是 当 今 电 力 电 子 技 术 领域研究热点之一 ( 在 -".-" 变换器中 " 则多采用以 全桥移相控制软开关 N,O 变换器 " 它是直流电源实 现 高 频 化 的 理 想 拓 扑 之 一 "尤 其 是 在 中 *大 功 率 变 换 器应用场合 ( 用软开关技术实现的 -".-" 变换器其效 率 可 达 PQR 以 上 " 本 文 就 由 !"*C%D 芯 片 组 成 *+,
行相位移动 $ 实现全桥功率级定频脉宽调制控制 ( 通
软开关技术4-3简版
V in
v Cr Q
1
1
D Q1
Cr
Cf
V R0
0
半波模式
全波模式
工作原理：
开关关断时，由于电容Cr的作用，Q1在零电压下关断， Q1关断后，电感Lr与电容Cr谐振，使Q1两端的电压呈近似正 弦波，当电容电压谐振到零时，Q1可在零电压下导通。
工作波形
v
Lr
gs
D1
i Lr
t v Cr V V i
V+
R4 10 D2 Dbreak C2 10u R1 15
V-
0
Buck ZVS QRCs 仿真电路及主要波形
t 1b
t2 t3
t4
半波模式
全波模式
★ S：ZV
ZV
ON OFF
Buck ZVS QRCs 半波模式仿真电路
D1 Dbreak
C1 800p
V+ V-
M1 IRFP460
L1 1 5uH
I
L2 2 1 150uH 2
R2 10k V1 60V V1 = 0 V2 = 15 TD = 0.01u TR = 0.01u TF = 0.01u PW = 0.6u PER = 1.2u V2
V in
v ds
t
V in
t 0 t1
t1 a t 2
t3
串联二极 管所承受
t
t4
t0
t1
t1 a t1 b
t2 t3
t4
（a）半波模式
（b）全波模式
Buck ZCS QRCs 仿真电路及主要波形
Q1 IRFP460
D2 1 Dbreak R2 10k
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—软开关变换器
移相控制零电压开关全桥变换器
超前桥臂与滞后桥臂的差别
ZVS的实现条件
占空比丢失现象
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超前桥臂滞后桥臂
超前桥臂
滞后桥臂
p超前管靠滤波电感L f实现ZVS；p滞后管靠谐振电感L r实现ZVS。
22122
x in x in E C V C V >⋅=2lead in E C V
>2lag in
E C V >221lag 12
r in L I C V >2lag 212in
r C V
L I >开关管实现ZVS 的条件:谐振电感的设计依据:1. 超前桥臂实现ZVS 的条件:2. 滞后桥臂实现ZVS 的条件:22lead 12
f o in L I C V >超前桥臂
滞后桥臂
重载临界负载轻载
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3.占空比丢
失
模态四：
t2 < t ≤ t3
模态五：
t3 < t ≤ t4
模态六：
t4 < t ≤ t5
两只整流二极管同时导通
3. 占空比丢
失
253535222loss
s s s t t t D T T T >≈=()1535/2r Lf r o in in L I I t K L I t V V K
⎡⎤⋅+⋅⎣⎦=
=⋅4r o s loss in L I f D V K ⋅⋅=⋅注意占空比丢失跟谐振电感、负载电流、输入电压和开关频率等参数有关。
小结与思考 ZVS的实现条件；
分析了超前桥臂与滞后桥臂的区别。
占空比丢失。