全桥变换器原理及设计--课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,PPT课件,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,PPT课件,*,全桥变换器的原理与设计,1,PPT课件,全桥变换器的原理与设计1PPT课件,主要内容,1,全桥、,PS-PWM,控制概念,2 PS-FB ZVS-PWM DC/DC,变换器工作原理,3,移相全桥,ZVS PWM,直流变换器关键问题,4,主电路参数设计,5,小信号模型建立方法,2,PPT课件,主要内容1 全桥、PS-PWM控制概念2PPT课件,1,全桥、,PS-PWM,控制概念,之一单管、双管、四管（电压电流定额相同）变换器输出功率比较,Vo=DVin/4,Vo=DVin/2,Vo=DVin,D=2Ton/Ts,3,PPT课件,1 全桥、PS-PWM控制概念之一单管、双管、四管（电压电,1,全桥、,PS-PWM,控制概念,之一,功率开关管的电压和电流定额相同时，变换器的输出功率通常与所用功率开关管数成正比，即双管隔离型直流变换器的输出功率为单管的两倍，为四管全桥变换器的一半。,推荐应用于在中大功率的一次电源中,。,Q1&D1Q4&D4,构成两个桥臂，,D,是占空比：,图,1.1 DC/DC,全桥变换器及其基本工作波形,4,PPT课件,1 全桥、PS-PWM控制概念之一功率开关管的电压和电流定额,1,全桥、,PS-PWM,控制概念,之二,PWM(,脉冲宽度调制,Pulse Width Modulation,),：保持,Ts,不变，改变,Ton,调控输出。,PFM(,脉冲频率调制,Pulse Frequency Modulation,):,保持,Ton,不变，改变,Ts,调控输出。,实际广泛采用,PWM,，,因为定频,PWM,开关时：输出电压中的谐波频率固定，滤波器设计容易，开关过程所产生的电磁干扰易控制；控制系统易实现。,移相控制方式：,一个桥臂的两个开关管的驱动信号,180,度互补导通且中间有死区，两个桥臂的导通角相差一个相位，即移相角。通过调节移相角的大小来调节输出电压,。,5,PPT课件,1 全桥、PS-PWM控制概念之二PWM(脉冲宽度调制Pul,2,PS-FB ZVS-PWM DC/DC,变换器工作过程,C1C4,开关管外并电容或寄生电容,Lr,串联电感或变压器漏感,Cb,隔直电容，隔直电压一般为电源电压的,10%,图,2.1 PS-FB ZVS-PWM DC/DC,变换器原理图,6,PPT课件,2 PS-FB ZVS-PWM DC/DC变换器工作过程C1,工作过程,(,续,),7,PPT课件,工作过程(续)7PPT课件,工作过程,(,续,),8,PPT课件,工作过程(续)8PPT课件,工作过程,(,续,),9,PPT课件,工作过程(续)9PPT课件,工作过程,(,续,),10,PPT课件,工作过程(续)10PPT课件,工作过程,(,续,),11,PPT课件,工作过程(续)11PPT课件,3 PS-FB ZVS-PWM,变换器一些问题,3.1,两桥臂实现,ZVS,的差异,要实现,ZVS,开通，必须要有足够的能量来抽走将要开通的开关管并联电容上的电荷，并给同一桥臂将要关断开关管并联电容充电。,超前臂：输出滤波电感,Lf,与谐振电感,Lr,是串联的，用来实现,ZVS,的能量是,Lf,与,Lr,中能量之和。,-,较易,滞后臂：变压器副边是短路的，用来实现,ZVS,的能量只是谐振电感,Lr,中的能量。,-,较难,12,PPT课件,3 PS-FB ZVS-PWM变换器一些问题3.1两桥臂实,3.2,副边占空比丢失,副边占空比丢失是,PS-ZVS-PWM,变换器中的一个特有现象：副边占空比,Dsec,小于原边占空比,D,，其差即是占空比损失,Dloss,。图中阴影部分即是副边丢失的电压方波。,由,Dloss,计算式可知：,Lr,越大，,Dloss,越大；,Vin,越低，,Dloss,越大。,Dloss,的产生使得,Dsec,减小，为了在副边得到要求的电压，就要减小变压器匝比。而,K,的减小带来两个问题：,原边电流增加，开关管峰值电流增加，通态损耗增加；,副边整流管耐压增加。,13,PPT课件,3.2副边占空比丢失副边占空比丢失是PS-ZVS-PWM变换,3.3,整流二极管的换流,全桥整流,优点：反向电压低,(Vsec),缺点：成本高，压降大,全波整流,优点：成本低，压降小,缺点：反向电压高,(2Vsec),图,3.1,副边整流二极管换流波形,14,PPT课件,3.3整流二极管的换流全桥整流图3.1 副边整流二极管换流波,3.4,输出整流管的寄生振荡,整流桥的寄生振荡产生于变压器的漏感,Lr,与变压器绕组电容和整流管的结电容之间。,减小副边寄生振荡,:,RC,、,RCD,缓冲电路,原边侧加二极管箝位缓冲电路等,15,PPT课件,3.4输出整流管的寄生振荡整流桥的寄生振荡产生于变压器的漏感,4,主电路参数设计,下面分别给出,PWM,控制和,ZVS PWM,控制全桥电路的主要参数设计过程。,16,PPT课件,4主电路参数设计下面分别给出PWM控制和ZVS PWM控制全,5,小信号模型建立方法,全桥变换器可以等效成,BUCK,变换器,(,忽略变压器漏感,),全桥开关管周期是等效,BUCK,变换器开关周期的一半。,D,是指全桥变换器半个周期输出电压的占空比,图,5.1,17,PPT课件,5小信号模型建立方法全桥变换器可以等效成BUCK变换器(忽略,5.1 BUCK,变换器建模,图,5.2 Buck,变换器,18,PPT课件,5.1 BUCK变换器建模图5.2 Buck变换器18PPT,5.2,全桥小信号模型,d,是半个周期输出电压占空比,其中,Rds,是考虑开关导通电阻和占空比损失时的等效阻抗,图,5.3,全桥小信号模型,建立小信号模型的目的是用于控制电路的设计,19,PPT课件,5.2全桥小信号模型d是半个周期输出电压占空比图5.3 全桥,5.3,闭环控制模型,Uc,Ug,Uf,Uo,d,Vin/n,20,PPT课件,5.3闭环控制模型UcUgUfUodVin/n20PPT课件,谢谢！,21,PPT课件,谢谢！21PPT课件,