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对推挽逆变器中变压器漏感尖峰有源钳位研究.pdf
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上传时间: 2019-09-14
详细说明:对推挽逆变器中变压器漏感尖峰有源钳位研究pdf,对推挽逆变器中变压器漏感尖峰有源钳位研究/UPS性能的彖景响和开关管Q1,Q2的威胁是不言而喻的,这里就不多
说了。
二Q1,Q2两管漏极产生尖峰的成因分析
从图1中可以看出,主电路功率元件是开关管Q1,Q2和变压器
们1。Q1,Q2的漏极引脚到T初级两边走线存在分布电感,T1初级
存在漏感,当然T存在漏感是主要的。考虑到漏感这个因素我们画
出推挽电路主电路等效的原理图如图4所示:
图4
从图4中可以看出L1,L2就等效于变器初级两边的漏感,我们
来分析一下Q1导通时的情形:当Q1的栅极加上足够的驱动电压后饱
和导通,电池电压加到漏感L1和变压器T1初级上半部分,当然绝大
部分是加到T1初级上半部分,因为L1比T1初级上半部分电感小得
多。此时Q2是截止的,主电路电流方向为从电池正极到T初级上
半部分到L1到Q1的DS再回到电池的负极;L1上电压的极性为左负
右正,T1初级上半部分电压的极性为上负下正,如图5所示
CI
BT
图5
当Q1栅极信号由高电平变为低电平时,此时Q2也还截上,即死
区处Q1,Q2都不导通,T1初级上半部分由于和次级耦合的原因,能
量仅在Q1导通时向次级传递能量,到Q1截止时T1初级上半部分上
端的电位已恢复到电池电压,而L1可以看做是是一个独立的电感,
它储存的能量耦合不到变压器T1的次级。但是,随着Q1由导通转
向截止,L1上的电流迅速减小,大家知道电感两端的电流是不能突
变的,根据自感的原理L1必然要产生很高的反向感生电动势来阻碍
它电流的减小,所以此时电感电压的极性和图5相反,T1初级上半
部分的电压为0,两端点的电压都等于电池电压,此时Q1漏极的电
压就等于L两端的电压和电池电压之和,这就是Q1,Q2两管漏极产
生尖峰的原因,如图6所示
图6
Q1,Q2两管漏极产生尖峰的消除
上面我们已经分析了Q1,Q2两管漏极产生尖峰的原因,下面我们
就来想办法消除这个尖峰了。我想到的办法就是Q1,Q2的漏极到电池
的正极加一个开关,当然这个开关也由MOS管来充当,当然其它功率
管也行。这个开关只在Q1,Q2都截止时才导通,用电路实现如图7所
BT
图7
由图7可以看出,加入D1,D2可以防止Q3,Q4寄生二极管的导通,
这样,Q1,Q2漏极的尖峰就可以限制在D1,D2和Q3,Q4的压降之和了,
而这个压降是很小的,漏感的尖峰的能量也释放回电池和C1了。
Q1,Q2,Q3,Q4的驱动时序如图8所示:
UG2
UG3/ UG4
图8
加入了有源嵌位后实际输出的波形如图9所示
四这个电路和全桥逆变电路的比较
看到这里,大家也许会说,这个电路和全桥电路不是一样吗?你
的电路还多了两个二极管。不错,这个电路和那种两桥臂上下管都互
补的全桥电路来说还是有些相似,最大的不同就是我这个电路主电
路还是推挽,它的导通压降还是一个MOS管的导通压降,而全桥电路
是两个MOS管的导通压降!对于采用低电压大电流电池供电的应用场
合,这个电路的损耗更小,效率更高,因为漏感的储能比较小,Q3,Q4
选型时可以比Q1,Q2电流小得多,因而节约了成本。
实际上Q3,Q4可以只用一个的,如图10所示:
T1 DI
BT
图10
驱动逻辑改为,如图11所示
UGI
UG2
UG3
图11
总结:本文从原理出发分析了在推挽逆变器中两开关晉漏极产生
尖峰的原因,提出了改进方法,并在实际应用中得到验证是可行的
相比于传统推挽逆变变压器,极大地提升了了性能,提高了效率和稳
定性。
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