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【原创】移相全桥学习笔记
阅读: 95690 |  回复: 370 楼层直达

2011/12/05 20:46:35
1
心中有冰[荣誉版主]
电源币:5321 | 积分:13 主题帖:92 | 回复帖:2113
LV11
统帅

QQ截图20160321155901 感恩!这的确是一份用心的问卷

QQ截图20160321155901 绝弯路!管理员用心整理的


由于工作关系,最近开始接触移相全桥电源,由于以前没有接触过这个方面的电源,所以对于原理与实践经验全部是一片空白,开这个帖子的目的是将我的学习过程与体会跟大家一起分享,在这个过程中,也许会存在着一些错误的理解或偏激的观点,到时要请大家不吝指出,并帮我加以改正,总之,这将是一个跟大家共同提高的过程。

我在网上搜索过,有关于移相全桥的工作原理阐述的文章很少,这也是我开这个帖子的另一个原因。

需要说明的一点,所有的图纸我都是自己亲手用PROTEL99画的,跟专业的软件可能有些出入,大家将就着看吧

标签 全桥
2011/12/05 20:47:29
2
心中有冰[荣誉版主]
电源币:5321 | 积分:13 主题帖:92 | 回复帖:2113
LV11
统帅

在早期的大功率电源(输出功率大于1KW)应用中,硬开关全桥(Full-Bridge)拓扑是应用最为广泛的一种,其特点是开关频率固定,开关管承受的电压与电流应力小,便于控制,特别是适合于低压大电流,以及输出电压与电流变化较大的场合。但受制于开关器件的损耗,无法将开关频率提升以获得更高的功率密度。例如:一个5KW的电源,采用硬开关全桥,即使效率做到92%,那么依然还有400W的损耗,那么每提升一个点的效率,就可以减少50W的损耗,特别在多台并机以及长时间运行的系统中,其经济效益相当可观。

随后,人们在硬开关全桥的基础上,开发出了一种软开关的全桥拓扑——移相全桥(Phase-Shifting Full-Bridge Converter,简称PS FB),利用功率器件的结电容与变压器的漏感作为谐振元件,使全桥电源的4个开关管依次在零电压下导通(Zero voltage Switching,简称ZVS),来实现恒频软开关,提升电源的整体效率与EMI性能,当然还可以提高电源的功率密度。
2011/12/30 15:03:48
110
无源之水
电源币:107 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:128
LV5
营长
看精帖前必须先顶个再往下看
2012/01/02 23:37:01
113
waterayay
电源币:407 | 积分:0 主题帖:7 | 回复帖:472
LV7
旅长
~~~~
2012/04/30 23:38:24
213
jghhb
电源币:67 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:22
LV2
班长
2012/09/28 15:53:57
234
jiame2006
电源币:40 | 积分:5 主题帖:37 | 回复帖:445
LV7
旅长
移相全桥原来是软开关。只是不明白为什么叫移相呢?顶一个,感谢冰版主
2015/01/04 13:05:24
302
yywang
电源币:93 | 积分:0 主题帖:11 | 回复帖:156
LV6
团长
是因为在IC输出的四组波形中,每两组的波形相位不一样,滞后臂管子的PWM波的时间都滞后于超前臂管子。产生一个移相角。移相的目的是为了,两个超前臂的管子,在关断和打开的时间之内,能够产生一个协振。是为了零电压开通。
2018/09/27 15:16:04
364
xiaomiking
电源币:8 | 积分:0 主题帖:9 | 回复帖:35
LV4
连长
多谢分享!!
2018/10/20 14:38:54
370
msz181818
电源币:23 | 积分:0 主题帖:56 | 回复帖:395
LV9
军长
100安和200a模块
2018/10/20 14:40:41
371
msz181818
电源币:23 | 积分:0 主题帖:56 | 回复帖:395
LV9
军长
2014/06/19 08:43:52
294
wang1188456
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
很好
2012/02/27 13:06:40
182
帮帮糖糖
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
嗯嗯  很有帮助
2013/03/15 09:06:30
246
wkg518
电源币:40 | 积分:0 主题帖:6 | 回复帖:183
LV5
营长
小生来迟了,不过,还是来得及的,因为我是来学习的,并没有资格参与讨论。
2013/07/07 10:13:29
256
jacky_ccf
电源币:21 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:98
LV4
连长
冰版顶呱呱。。
2017/03/01 10:45:25
335
jiang00051
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵

小生来迟了,不过,还是来得及的,因为我是来学习的,并没有资格参与讨论。

2013/07/10 09:28:18
258
mysmps
电源币:21 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:4
LV2
班长

分析的有道理,小弟认真向各位前辈学习,小弟对电源有浓厚的兴趣!

2018/09/27 15:16:39
365
xiaomiking
电源币:8 | 积分:0 主题帖:9 | 回复帖:35
LV4
连长
不错不错,加油加油!!
2013/07/23 14:41:04
263
renq
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:2
LV1
士兵
顶一下
2013/08/23 19:12:03
277
whut206室
电源币:44 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:22
LV2
班长

软开关技术很有价值

2014/02/18 11:35:13
287
jacky_ccf
电源币:21 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:98
LV4
连长
顶顶更健康。。。
2014/09/22 20:51:40
297
凌乱薛
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
刚开始学移相全桥。
2018/09/27 15:17:21
366
xiaomiking
电源币:8 | 积分:0 主题帖:9 | 回复帖:35
LV4
连长
电源,我只做移相全桥
2015/02/11 10:23:44
305
jijingdeyinghuashu
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
挺好想法呀,节能环保
2015/05/21 21:21:55
324
lgzdhdq
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:2
LV1
士兵
请教一下,开关管并联电容的大小怎么取,取多少合适?
2015/06/21 22:25:45
325
三价元素
电源币:249 | 积分:0 主题帖:10 | 回复帖:203
LV5
营长

好东西要赞!

2015/07/17 10:46:00
328
disheng4688
电源币:1 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:1
LV1
士兵
学习。
2015/11/19 11:21:45
333
liwuhao
电源币:21 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:3
LV1
士兵

不错,学习了

2016/11/06 20:32:24
334
WOSHIDAXUESHENG
电源币:1 | 积分:5 主题帖:15 | 回复帖:23
LV4
连长
想用UC3875做一个移相全桥,请问滞后臂驱动大概能移动多少度啊?
2011/12/05 20:52:36
3
心中有冰[荣誉版主]
电源币:5321 | 积分:13 主题帖:92 | 回复帖:2113
LV11
统帅

 

上图是移相全桥的拓扑图,各个元件的意义如下:

Vin:输入的直流电源

T1-T44个主开关管,一般是MOSFETIGBT

        T1,T2称为超前臂开关管,T3,T4称为滞后臂开关管

C1-C44个开关管的寄生电容或外加谐振电容

D1-D44个开关管的寄生二极管或外加续流二极管

VD1,VD2:电源次级高频整流二极管

TR:移相全桥电源变压器

Lp:变压器原边绕组电感量

Ls1,Ls2:变压器副边电感量

Lr:变压器原边漏感或原边漏感与外加电感的和

Lf:移相全桥电源次级输出续流电感

Cf: 移相全桥电源次级输出电容

     RL: 移相全桥电源次级负载

2011/12/06 09:28:34
24
zq2007
电源币:174 | 积分:0 主题帖:122 | 回复帖:3590
LV11
统帅
冰版,Lt是什么绕组?
2011/12/06 09:38:07
28
心中有冰[荣誉版主]
电源币:5321 | 积分:13 主题帖:92 | 回复帖:2113
LV11
统帅
没有LT绕组吧?你再仔细看看
2011/12/06 21:30:14
43
zq2007
电源币:174 | 积分:0 主题帖:122 | 回复帖:3590
LV11
统帅
Lp上面的那个绕组?
2011/12/08 11:43:38
47
鱼头
电源币:0 | 积分:0 主题帖:10 | 回复帖:1
LV3
排长
那是Lr
2011/12/09 09:06:37
52
心中有冰[荣誉版主]
电源币:5321 | 积分:13 主题帖:92 | 回复帖:2113
LV11
统帅
那是谐振电感,可以用漏感来做谐振电感,或者用外加谐振电感与漏感的和来做谐振电感
2011/12/28 09:17:23
107
zvszcs
电源币:220 | 积分:0 主题帖:228 | 回复帖:3326
LV12
元帅

冰版加油哦

2011/12/09 09:13:30
56
心中有冰[荣誉版主]
电源币:5321 | 积分:13 主题帖:92 | 回复帖:2113
LV11
统帅

因为是做理论分析,所以要将一些器件的特性理想化,具体如下:

1、    假设所有的开关管为理想元件,开通与关断不存在延迟,导通电阻无穷小;开关管的体二极管或者外部的二极管也为理想元件,其开通与关断不存在延迟,正向压降为0

2、    所有的电感,电容都为理想元件,不存在寄生参数,变压器也为理想变压器,不存在漏感与分布参数的影响,励磁电感无穷大,励磁电流可以忽略,谐振电感是外加的。

3、    超前桥臂与滞后的谐振电容都相等,即C1=C2=CleadC3=C4=Clag

次级续流电感通过匝比折算到初级的电感量LS`远远大于谐振电感的感量Lr,即LS`=Lr*n2Lr
2012/01/31 20:53:45
161
edifierwjq
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:8
LV2
班长

最后一个应该是Ls=Lf*n^2>>Lr吧?

2014/05/17 11:48:19
291
abc97
电源币:14 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:33
LV3
排长

请问,次级续流电感为什么要折算到初级?难道续流电感也同绕在主变压器的磁心上?

2011/12/22 19:58:22
98
mingchao
电源币:86 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:33
LV3
排长

谢谢

2012/12/26 17:23:49
241
gaos233
电源币:2 | 积分:0 主题帖:9 | 回复帖:133
LV5
营长

我想做个1500电源,参数如下:

输入: AC220V150VAC-260VAC

输出:75V/20A

效率:95以上%(满负载情况下)

空载损耗:5W-8W

PF值:0.99(在全功率下)

请冰版帮忙推荐个方案,谢谢。

2013/06/19 09:40:36
254
shadowboyer
电源币:0 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:14
LV2
班长
T1,T2称为超前臂开关管,T3,T4称为滞后臂开关管-----这个有点问题,超前和滞后是控制IC决定的,在一个周期中,谁先导通,谁就是超前臂
2013/07/10 17:22:46
259
calwp
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:9
LV2
班长

说的是,一般情况下T1,T2为超前臂,T3,T4为滞后臂

2015/04/20 23:41:21
315
木子add
电源币:34 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:15
LV3
排长
我最近也在纠结到底哪个是超前,哪个是滞后,你说由控制ic决定,可是我在用28950的时候,为什么cd是超前呢?而在相位上ab是超前cd的。
2015/05/19 16:08:47
318
laosong1108
电源币:0 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:11
LV3
排长
3895的确CD是超前,AB是滞后,一开始也把我弄糊涂了。
2018/09/27 15:23:48
367
xiaomiking
电源币:8 | 积分:0 主题帖:9 | 回复帖:35
LV4
连长
把左右对称结构反一下,又何防? 我是这样理解的
2015/02/11 20:22:04
306
aninstone
电源币:3 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:113
LV4
连长
有用 学习了
2015/06/26 06:22:15
326
博智亚
电源币:8 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:30
LV3
排长

T1-T44个主开关管,一般是MOSFETIGBT

        T1,T2称为超前臂开关管,T3,T4称为滞后臂开关管

为什么T1,T2是一组桥臂,T3,T4是一组桥臂?

是不是打错字了?

T1通了后到变压器再到T4嘛,然后T3通了以后再到T2,这么看应该是T1,T4是一组桥臂,T2,T3是一组桥臂

这么理解对不对?

2017/09/01 15:12:52
357
x228117
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵

2011/12/05 20:54:07
4
心中有冰[荣誉版主]
电源币:5321 | 积分:13 主题帖:92 | 回复帖:2113
LV11
统帅
PS FB一个周期可以分为12中工作模态,其中正负半周期是对应的关系,只不过改变的是电流在桥臂上的流向,下面我们首先来分析这12个工作模态的情况,揭开移相全桥的神秘面纱。
2011/12/05 20:54:37
5
心中有冰[荣誉版主]
电源币:5321 | 积分:13 主题帖:92 | 回复帖:2113
LV11
统帅
  
2011/12/06 09:30:14
25
zq2007
电源币:174 | 积分:0 主题帖:122 | 回复帖:3590
LV11
统帅
楼上的Lk是变压器漏感吗?
2011/12/09 09:07:11
53
心中有冰[荣誉版主]
电源币:5321 | 积分:13 主题帖:92 | 回复帖:2113
LV11
统帅
见52漏的解释
2013/07/10 17:29:11
260
calwp
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:9
LV2
班长

弱弱的问一句,Lk哪来的?知道了,谐振电感的感量Lk

2018/10/17 15:10:43
369
emule
电源币:0 | 积分:1 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
看了52楼的解释“那是谐振电感,可以用漏感来做谐振电感,或者用外加谐振电感与漏感的和来做谐振电感”,这和Lr的说明一样啊。
2011/12/09 09:22:33
58
心中有冰[荣誉版主]
电源币:5321 | 积分:13 主题帖:92 | 回复帖:2113
LV11
统帅

工作模态一:正半周期功率输出过程

如上图,此时T1T4同时导通,T2T3同时关断,原边电流的流向是T1—Lp—Lk—T4,如图所示。

此时的输入电压几乎全部降落在图中的A,B两点上,即UAB=Vin, 此时AB两点的电感量除了图上标示出的LpLk之外,应该还有次级反射回来的电感LS`(因为此时次级二极管VD1是导通的),即LS`=n2* Lf,由于是按照匝比平方折算回来,所以LS`会比Lk大很多,导致Ip上升缓慢,上升电流△Ip

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

此过程中,根据变压器的同名端关系,次级二极管VD1导通,VD2关断,变压器原边向负载提供能量,同时给输出电感Lf与输出电容Cf储能。(图中未画出)

此时,               UC2 =UC3=UA=UAB=Vin

                     UB=0V

2011/12/20 16:14:48
77
otloclbtl1
电源币:38 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:35
LV4
连长

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[荣誉版主]
电源币:5321 | 积分:13 主题帖:92 | 回复帖:2113
LV11
统帅
这个式子是谐振电感两端的电压,就是用输入电压减去次级反射回来的电压
2012/04/19 15:11:58
205
grape2004
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵
冰版,你这个回答不对吧?我觉得应该是Ip=Vin*(t1-t0)/( Lk+ LS`),在激磁过程中,你电感算的是Lk+ LS,激磁电压应该就是Vin,您觉得呢?
2017/06/01 16:55:18
343
sariel96
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
同意,我也是这么认为的,敢问楼主的到解释了没有
2012/04/28 16:56:58
210
xsaqs
电源币:0 | 积分:0 主题帖:8 | 回复帖:95
LV5
营长
t0-t1时间,变压器次级电压是原边电压按扎比折算的电压,而不是副边控制原边。
2011/12/30 14:11:49
108
xwlnanshilong
电源币:100 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:5
LV2
班长

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

Lk+Ls  ? 为什么不是Lp+Lk+Ls?Lp不需要计算上去吗?

还有几个问题:

初级为什么会有次级这算回来的电感?是根据什么依据得出的?这个折算电压在电源工作的任何时候都是有的吗?

反射电压的问题也是一样的?

小弟只是知道在计算的时候会加上这个这算电压或者电感,但是不是太明白为什么要加上?理论依据是什么?

多谢!多谢! 

2015/05/19 16:22:34
319
laosong1108
电源币:0 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:11
LV3
排长
LP和LS应该是并联关系吧
2012/01/31 20:59:12
162
edifierwjq
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:8
LV2
班长

请问版主:

1、Lp是指变压器原边的激磁电感吗?如果是的话,前面你不是假设Lp为无穷大吗?这里应该如何分析呢?

2、副边反射电感Ls与Lp及Lk的连接关系是怎样的呢?是与二者串联的吗?

谢谢!

2012/04/28 16:59:14
211
xsaqs
电源币:0 | 积分:0 主题帖:8 | 回复帖:95
LV5
营长

空白,请删除。

2012/04/28 17:23:48
212
xsaqs
电源币:0 | 积分:0 主题帖:8 | 回复帖:95
LV5
营长

Ip=原边励磁电感电流+副边Lf电流/n

可以很容易推导出下列式子:

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

Ls=n^2*Lf

所以Lf折算到原边的电感乘以一个系数后得到一个电感然后与Lp并联。

又因为实际应用中,通常Lp>>Lf,所以原边电感也可以近似为Lf(1-D)+Lr,

同时,Lf>>Lr,所以原边点此时原边电感可以近似为Lf(1-D)。

2015/10/12 18:33:57
332
逍遥胖官
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
为什么是T1和T4先导通,不是说超前臂的相位先于滞后臂,那应该是T1和T2先导通吧?
2017/07/24 15:53:54
347
P50814027
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:2
LV1
士兵
那不就相当于BUS直接短路了吗?
2011/12/05 20:55:20
6
心中有冰[荣誉版主]
电源币:5321 | 积分:13 主题帖:92 | 回复帖:2113
LV11
统帅
  
2011/12/09 09:23:23
59
心中有冰[荣誉版主]
电源币:5321 | 积分:13 主题帖:92 | 回复帖:2113
LV11
统帅

工作模态二:超前臂谐振过程

如上图,此时超前桥臂上管T1t1时刻关断,但由于电感两端电流不能突变的特性,变压器原边的电流仍然需要维持原来的方向,故电流被转移到C1C2中,C1被充电,电压很快会上升到输入电压Vin,而C2开始放电,电压很快就下降到0,即将A点的电位钳位到0V

由于次级折算过来的感量LS`远远大于谐振电感的感量Lk,故基本可以认为此是的原边类似一个恒流源,此时的ip基本不变,或下降很小。

C1两端的电压由下式给出

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

      C2两端的电压由下式给出

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

其中Ip是在模态2流过原边电感的电流,在T2时刻C1上的电压很快上升到VinC2上的电压很快变成0VD2开始导通。

t2时刻之前,C1充满电,C2放完电,即 VC1= VC3= Vin  VC2=VA=VB= 0V

模态2的时间为

          t= t2-t1=2 Clead * Vin/ Ip

2012/05/02 10:06:56
214
xsaqs
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LV5
营长

严格说这个模态并非是LC谐振,而是一个横流的等效电感(电感大小见212贴)对C1+C3充放电

(也是推导得出副边整流管的寄生电容等效到原边为Cs_p=Coss/n^2,

Cs_p<<C1+C2

根据这个模态时的工作分析,可以推导出电流近似为

Ip=ILf/n

2015/01/12 18:58:09
303
Ailuer_dianyuan
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LV2
班长
Vc1=Ip*(t2-t1)/(C1+C3)= Ip*(t2-t1)/2 Clead 这个公式是怎么的来的?或者推到过程
2015/02/27 16:36:50
307
julie2010
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LV1
士兵

可以这样来推导:

设流过C1的电流为i1,流过C2的电流为i2

最终C1两端的电压为VC1,C2两端的电压为VC2

这里有

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

又由于前面设定C1=C2

所以

i1=i2=ip/2

这样

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
为什么模态2中不是输入电压直接给C3充电,然后到后臂T4回去呢,直接不经过电感了
2017/09/18 15:58:50
358
影帝VV
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LV1
士兵
同问?
2011/12/05 20:57:25
8
心中有冰[荣誉版主]
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LV11
统帅
  
2011/12/09 09:24:49
60
心中有冰[荣誉版主]
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LV11
统帅

工作模态三:原边电流正半周期钳位续流过程

如上图,此时二极管D2已经完全导通续流,将超前臂下管T2两端的电压钳位到0V,此时将T2打开,就实现了超前臂下管T2ZVS开通;但此时的原边电流仍然是从D2走,而不是T2

此时流过原边的电流仍然较大,等与副边电感Lf的电流折算到原边的电流

              ip(t)= iLf(t)/n

此时电流的下降速度跟电感量有关。

从超前臂T1关断到T2打开这段时间td,称为超前臂死区时间,为保证满足T2ZVS开通条件,就必须让C3放电到0V,即

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

此时,    UC1=UC3=Vin     UA=UB=UAB=0V
2011/12/30 14:41:20
109
xwlnanshilong
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LV2
班长
必须放干净电的是不是C2 ?
2012/02/07 09:15:19
173
小。虾米
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LV5
营长
我怎么看着也是C2呢
2012/03/15 12:29:46
191
zq841102
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LV7
旅长
是C2,后面要让D2导通的
2013/07/10 17:47:00
261
calwp
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LV2
班长
是C2,只有C2放电到0v,T2才能满足ZVS开通条件。
2012/04/19 16:04:35
206
grape2004
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LV1
士兵

此时电流的下降速度跟电感量有关。

从超前臂T1关断到T2打开这段时间td,称为超前臂死区时间,为保证满足T2ZVS开通条件,就必须让C3放电到0V,即

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

应该是必须让C2放电到0V

2012/05/02 10:39:51
215
xsaqs
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LV5
营长

冰,能否解释下为什么电流只流过D2,而不流过T2,?

此时的Ip=ILf/n是怎么推导出来的?

2012/10/23 15:16:50
235
罐头和盖头
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LV1
士兵

MOS管是单向导通器件,根据电流流向,D2提供续流通路。

在此状态,原边电流由副边电流控制,根据变压器变比关系,得Ip=ILf/n

2015/06/26 06:48:31
327
博智亚
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LV3
排长
谁说MOS管是单项导通器件?书上有这么说:只要MOS管开通后,实际上电流既可以从D往S流,也可以由S往D流,但是门极开通条件是:G相对于S有一个相对的高电压维持才可以。如果把S做为高压侧用,那么G要比高压还要高。否则就会关断。此续流二极管是不是应用了MOS管内的体二极管,或者对此体二极管做过手脚啥的,让这个体二极管在这种状态下电流只流过此体二极管。
2014/05/20 22:28:44
292
力行
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LV1
士兵
T2两端电压=0,所以不通
2017/03/10 16:49:22
336
a52632035
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LV4
连长
那二极管两端电压也为0,为什么电流通??我觉得是刚开始MOS开通时间100-200多ns的时间内,MOS的导通电阻很高,电流当然走阻抗小的地方流过。即使内阻为2欧,电流1A,也远远大于体二极管的1V了。所以走二极管过
2012/05/11 14:18:02
222
wangyang8695
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LV4
连长

最近又来做这个东西,对于这个模态,忽然有点以前没想,现在想不明白的问题。恳请各位前辈,如有空闲,能予指导!

 

 

VAB肯定没有电压,但是为什么这段时间上主变在工作(副边尚没有短路),为什么主变上没有电压,副边Vrect上也没有电压?

2012/10/23 15:22:35
236
罐头和盖头
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LV1
士兵
此模态,为方便理解,可假设输出电感电流不变,Ip=ILf/n,原边电流也不变。所以,变压器原/副边间不传输能量,副边整流二极管此时作续流用!
2015/05/21 20:05:52
320
lgzdhdq
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LV1
士兵
请问您搞懂这个问题了吗?我看到这里也搞不明白了,这是为啥呢?
2017/03/10 16:54:23
337
a52632035
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LV4
连长
这个属于BUCK型,Vo=DVin。输入没电压,输出当然没电压。主变的电压被嵌位,电感的电压时可以突变的,电流不能突变,还需要继续续留,就是谐振
2018/03/01 20:45:00
360
lmxs
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LV1
士兵
请问副边电压为0,为什么不是两个二极管都导通呢?
2011/12/05 20:58:15
9
心中有冰[荣誉版主]
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LV11
统帅
  
2011/12/06 17:02:32
42
zq841102
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LV7
旅长

冰版,这个t3<t<t4时刻,是否C3需要在t3时刻前先向电网回馈,然后放完电之后再由IP给他反向充电,然后充到一定电压的时候会导通D3呢。否则C3的电压极性就突变了,可以如此吗。电容电压不会突变的吧

2011/12/09 09:30:56
61
心中有冰[荣誉版主]
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LV11
统帅

C3的极性并没有突变,在T4关断前C3的电压就等于原边的输入电压,因为此时B点电压为0V,当T4关断的时刻,可以认为是ip通过Lk与Vin通过C3同时给C4充电

而没有你说的先向电网馈能,然后再充电

稍后我会将这个过程的详细分析放上来

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

冰版,这个阶段中,C3上的电荷也必须放掉,如何在您画的图中理解C3释放电荷的回路呢。我的理解是t3-t4阶段,LK上的储能和C3,向电网回馈能量。同时LK上的储能向C4存储电荷。恳请予以指正!

2015/04/02 11:41:18
309
wzy616611
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LV3
排长
群主,你一下Lk的,图里根本就没有Lk,而且你的 C3电流怎么是这样呢?
2015/05/21 20:12:29
321
lgzdhdq
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LV1
士兵
LK应该是lr
2011/12/21 13:41:39
80
心中有冰[荣誉版主]
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LV11
统帅

工作模态四:正半周期滞后臂谐振过程

如图所示:T3时刻将滞后臂下管T4关断,在T4关断前,C4两端的电压为0,所以T4是零电压关断。

由于T4的关断,原边电流ip突然失去通路,但由电感的原理我们知道,原边电流不允许突变,需要维持原来的方向,以一定的速率减少。所以,原边电流ip会对C4充电,使C4两端的电压慢慢往上升,同时抽走C3两端的电荷。

               ip(t)=I2sinω(t-t3)

                vc4(t)=ZpI2sinω(t-t3)

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

其中,I2t3时刻,原边电流下降之后的电流值

      Zp:滞后臂的谐振阻抗,Zp= )0.5

         ω:滞后臂的谐振角频率,ω=1/(2Lr*Clag)0.5

可能有人会感到奇怪,电流怎么出现了正弦函数关系呢,没错,因为此时是原边的谐振电感Lr与滞后臂的两个电容C3,C4谐振,其关系就是正弦关系。

为何我上面提到只有原边的谐振电感Lr参加谐振呢,那么次级的储能电感是否有参加谐振呢?下面我们来分析一下:

由于滞后臂下管T4的关断,C4慢慢建立起电压,而最终等于电源电压,即UC4=Vin,从图纸上我们可以看到,UC4其实就是B点的电压,C4两端电压的上升就是B点电压由0V慢慢的上升过程,而此时A点电压被钳位到0V,所以这会导致UAB<0V,也就是说这个时候原边绕组的电压已经开始反向。

由于原边电压的反向,根据同名端的关系,LS1LS2同时出现下正上负的关系,此时VD2开始导通并流过电流;而由于LS1Lf的关系,流过LS1VD1的电流不能马上减少到0,只能慢慢的减少;而且通过VD2的电流也只能慢慢的增加,所以出现了VD1VD2同时导通的情况,即副边绕组LS1LS2同时出现了短路。

而副边绕组的短路,导致Lf反射到原边去的通路被切断,也就是说会导致原边参加谐振的电感量由原来的(Lf*n2+ Lr)迅速减少到只剩Lr,由于Lr比(Lf*n2+ Lr)小很多,所以原边电流会迅速减少。

此时,原边的UAB=ULr=-VinUA=0V, UB= Vin
2012/04/19 16:09:51
207
grape2004
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LV1
士兵

所以T4是零电压关断。

 

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

零电压关断没有什么意义啊!

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

我也这样认为:关断是让电流为0,因此0电流关断才有意义;导通是让电压为0,因此,0电压关断才有意义。从这种意义上讲,0电压关断和0电流开通都不属于软开关的范畴。

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

由于原边电压的反向,根据同名端的关系,LS1LS2同时出现下正上负的关系,此时VD2开始导通并流过电流;而由于LS1Lf的关系,流过LS1VD1的电流不能马上减少到0,只能慢慢的减少;而且通过VD2的电流也只能慢慢的增加,所以出现了VD1VD2同时导通的情况,即副边绕组LS1LS2同时出现了短路。

而副边绕组的短路,导致Lf反射到原边去的通路被切断,也就是说会导致原边参加谐振的电感量由原来的(Lf*n2+ Lr)迅速减少到只剩Lr,由于Lr比(Lf*n2+ Lr)小很多,所以原边电流会迅速减少。

此时,原边的UAB=ULr=-VinUA=0V, UB= Vin

 

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

这句话我也觉得有问题:我觉得在T2开通(即t2时刻)Ua已经被钳位到0,这个时候原边已经进入续流阶段,Lp上的电压就已经反向,而不是到T4关断的时候才反向。

2015/05/21 20:34:48
322
lgzdhdq
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LV1
士兵
我也觉得是这样,毕竟T2导通后只是近似恒流,实际上LP为了维持自身电流,电压必然反向(可是反向电压大小不确定,反向电压正比于电流衰减率,近似恒流代表电流衰减率不大),此时副边二极管未必导 通,毕竟二极管导通也是需要一定电压,可是一旦对滞后桥臂下管并联电容充电,LP的反向电压必然急剧增加,导致本来未导通的二极管导通,从而使副边短路。
2017/03/10 17:13:20
338
a52632035
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LV4
连长
被T2.T4嵌位到地,怎么反向啊。只有T4关掉后,给C4充电,C3放电,电压才能起来
2012/05/02 11:02:03
216
xsaqs
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LV5
营长

这个模态跟模态二不一样。模态2是等效为恒流源,这个模态是谐振。

 

2012/05/02 13:26:43
217
xsaqs
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LV5
营长

假设副边满载,必然工作在连续模式,设此时ILf=ILf1>0.且不能这个模态的瞬间并不能突变,维持在ILf1.

1,此时D1&D2共通,变压器被短路,VLp=0

2,   Lr与C3+C4谐振,则Lr里的电流从正弦波波峰开始正弦下降。对应的Lp与副边电流折算到原边的和也是正弦下降。VLp=0,ILp恒定。则副边电流为正弦下降。

即:ILs1+ILs2=ILs(矢量和)为正弦下降。

此时:[ILs1]+[ILs2]=ILf   代数和为ILf.  []表示绝对值

 

不知以上分析是否正确。

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

请教一下,

Zp:滞后臂的谐振阻抗,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
排长

C3怎么抽走电荷啊?很明显你的图是往C3里流的电流,方向是不是错了啊

2015/05/21 20:38:12
323
lgzdhdq
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LV1
士兵
电流流向C3负端,所以相当于抽走电荷。不过这一过程能量关系似乎好混乱不容易说清楚。
2017/07/25 06:38:01
348
P50814027
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LV1
士兵
我觉得可以这么理解,T4关断之后,这个时候由于UAB的电压钳位到0V,但是因为T4关断,所以这时候需要对C4充电,充电的能量就来自c3,这个时候其实C3的电压会被抬高到>Uin,所以这个时候C3的电流方向是往电网方向的,不然我也想不通为啥电流是这个方向,但是所有的资料都是这样写的
2017/08/29 19:16:23
354
781274033
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LV1
士兵
不可能吧  即使C3给C4充电,C3电压就会降低呀,怎么可能高于电网电压呢,C3和C4总电压才等于电网电压,C3一定是<等于电网电压的
2017/08/22 20:00:30
352
HED_
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LV1
士兵
当副边短路时,原边能量传递不过来,输出电压如何计算呢?
2011/12/05 20:58:42
10
心中有冰[荣誉版主]
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统帅
  
2011/12/21 13:42:14
81
心中有冰[荣誉版主]
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LV11
统帅

开关模态五:谐振结束,原边电感向电网馈能

如图所示,当C4充电到Vin之后,谐振结束,就不再有电流流过C3,C4,转而D3自然导通,原边电流通过D2—Lr—D3向电网馈能,其实能量来源于储存在Lr中的能量,此时原边电流迅速减少,

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

   其中  Ip4t4时刻的原边电流值

t5时刻减少到0

此时T3两端的电压降为0V,只要在这个时间将T3开启,那么T3就达到了零电压开启的效果。

在这里有几个概念需要介绍下:

死区时间:超前臂或滞后臂的上下两管,开通或关闭的间隔时间,移相全桥电源每个周期有4个死区时间。

谐振周期:滞后臂两个管子关断之后到超前臂两个管子开通之前,次级电感通过匝比反射回来的电感与谐振电感之和与各自的谐振电容的2个谐振时间;还有就是超前臂已经开通,滞后臂两个管子换流之前,谐振电感与各自的谐振电容的2个谐振时间。

移相角度:指的是超前臂上管开通到滞后臂下管的开通的时间间隔或超前臂下管开通到滞后臂上管的开通的时间间隔,再转换成角频率ω

ω=2f=2/T.

对于开关模态5来说,谐振周期一定要小于死区时间,否则就不能达到滞后臂的ZVS效果了。但此时的谐振电感是没有次级电感通过匝比反射回来的,所以只有谐振电感参与了谐振,在设计的时候小心了,谐振电感一定要足够大,否则谐振能量不够的话,原边电流就会畸变。

t5时刻,UAB=ULr=-VinUA=0V, UB= UC1= Vin
2015/04/08 11:53:50
314
wzy616611
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排长
请问上一个贴你说抽走C3电荷,为什么电流还会向C3流呢?
2011/12/05 20:59:09
11
心中有冰[荣誉版主]
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统帅
  
2011/12/21 13:42:59
82
心中有冰[荣誉版主]
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开关模态六:原边电流从0反向增大

如图所示,在t5时刻之前,T3已经导通,在t5时刻原边电流ip已经下降到0,由于没有了电流,所以D2D3自然关断。

t5-t6的时间内,副边的二极管D1D2还是同时导通流过电流,将副边绕组短路,阻断输出电感反射到初级的途径,此时的负载电流还是由次级电感与输出电容提供;同时,由于原边的T2T3已经导通,原边电流ip流过T3--Lr--T2,又因为Lr很小,所以原边电流ip就会反向急剧增大。

                   ip(t)= - (t-t5)

t6时刻,ip达到最大,等于副边的电感电流折算到初级的电流

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

在这个开关模态,原边电流是不传递能量的,但副边却存在着一个剧烈的换流过程,通过副边二极管VD1的电流迅速减少,VD2的电流迅速增大,在t6时刻,通过VD1的电流减少到0,通过VD2的电流等于电感电流ILf

t6时刻之前,原边的UAB= ULr=-VinUA=0V, UB= Vin
2011/12/21 13:43:16
83
心中有冰[荣誉版主]
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统帅
达到t6时刻之后,移相全桥的正半周期工作结束;并开始负半周期工作,其工作原理与正半周期相似,下面来做进一步的分析:
2011/12/05 20:59:45
12
心中有冰[荣誉版主]
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统帅
  
2011/12/21 13:43:38
84
心中有冰[荣誉版主]
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统帅

开关模态七:负半周期功率输出过程

如上图,此时T2T3同时导通,T1T4同时关断,原边电流ip的流向是T3—Lk—Lp—T2,如图所示。

此时的输入电压几乎全部降落在图中的B,A两点上,即UAB=-Vin, 此时AB两点的电感量除了图上标示出的LpLk之外,应该还有次级反射回来的电感LS`(因为此时次级二极管VD2是导通的),即LS`=n2* Lf,由于是按照匝比平方折算回来,所以LS`会比Lk大很多,导致Ip上升缓慢,上升电流△Ip

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

此过程中,根据变压器的同名端关系,次级二极管VD2导通,VD1关断,变压器原边向负载提供能量,同时给输出电感Lf与输出电容Cf储能。(图中未画出)

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

                     UA=0V
2011/12/05 21:00:15
13
心中有冰[荣誉版主]
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LV11
统帅
   
2011/12/08 10:52:14
45
huchuyou
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LV6
团长
心中有冰老师请教一下,第4、8种工作模式不是很了解。他这两种模式是在什么一个状态下、且如何工作的。按信号的流程T1和T2会不会同时导通啊!
2011/12/09 09:09:06
54
心中有冰[荣誉版主]
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LV11
统帅
这两个模式分别是滞后臂与超前臂的谐振模式,稍后我会上详细的分析过程
2011/12/21 13:44:36
85
心中有冰[荣誉版主]
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LV11
统帅

开关模态八:负半周期超前臂谐振过程

如上图,此时超前桥臂下管T2t7时刻关断,但由于电感两端电流不能突变的特性,变压器原边的电流仍然需要维持原来的方向,故电流被转移到C1C2中,C2被充电,电压很快会上升到输入电压Vin,而C1的电荷很快就被抽走,C1两端电压很快就下降到0V,即将A点的电位钳位到Vin

由于次级折算过来的感量LS`远远大于谐振电感的感量Lk,故基本可以认为此是的原边类似一个恒流源,此时的ip基本不变,或下降很小。

C2两端的电压由下式给出

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

      C1两端的电压由下式给出

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

其中Ip是在模态8流过原边电感的电流,在t8时刻之前,C2上的电压很快上升到VinC1上的电压很快变成0VD1开始导通。

t8时刻之前,C2充满电,C1放完电,即 VC2= VC4=VA=VB = Vin  VC1=VAB= 0V

模态8的时间为

          t= t8-t7=2 Clead * Vin/ Ip

注意:此△t时间要小于死区时间,否则将影响ZVS效果。

2017/07/25 06:44:14
349
P50814027
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LV1
士兵
这个时候我有点疑问了,模态4和8其实应该是互补的,但是为什么模态4的时候C3的电流是流向电网,而不是直接流向C4,但是模态8的时候电流就是C1充向C2了?
2012/07/19 22:41:43
231
msz181818
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LV9
军长

这帖好!我也顶一下,但上面13帖中C1的电流方向好像出错了。

2011/12/05 21:00:47
14
心中有冰[荣誉版主]
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统帅
  
2011/12/21 13:45:04
86
心中有冰[荣誉版主]
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统帅

开关模态九:原边电流负半周期钳位续流过程

如上图,在t8时刻二极管D1已经完全导通续流,将超前臂上管T1两端的电压钳位到0V,此时将T1打开,就实现了超前臂上管T1ZVS开通;但此时的原边电流仍然是从D1走,而不是T1

此时流过原边的电流仍然较大,等与副边电感Lf的电流折算到原边的电流

              ip(t)= iLf(t)/n

此时电流的下降速度跟副边电感的电感量有关。

从超前臂T2关断到T1打开这段时间td,称为超前臂死区时间,为保证满足T1ZVS开通条件,就必须让C1放电到0V,即

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

此时,    UC2=UC4=UA=UB =Vin     UAB=0V
2011/12/05 21:01:31
16
心中有冰[荣誉版主]
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统帅
  
2011/12/21 13:45:26
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心中有冰[荣誉版主]
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统帅

开关模态十:负半周期滞后臂谐振过程

如图所示:T9时刻将滞后臂上管T3关断,在T3关断前,C3两端的电压为0,所以T3属于零电压关断。

由于T3的关断,原边电流ip突然失去通路,但由电感的原理我们知道,原边电流不允许突变,需要维持原来的方向,以一定的速率减少。所以,原边电流ip会对C3充电,使C3两端的电压慢慢往上升,同时C4开始放电。

               ip(t)=-I2sinω(t-t9)

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

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

其中,-I2t9时刻,原边电流下降之后的电流值

      Zp:滞后臂的谐振阻抗,Zp= )0.5

         ω:滞后臂的谐振角频率,ω=1/(2Lr*Clag)0.5

同理,原边的谐振电感Lr与滞后臂的两个电容C3,C4谐振,其电压与电流的关系就是正弦关系。

同开关模态四分析一样的道理,由于原边电压的反向,根据同名端的关系,LS1LS2同时出现上正下负的关系,此时VD1开始导通并流过电流;而由于LS2Lf的关系,流过LS2VD2的电流不能马上减少到0,只能慢慢的减少;而且通过VD1的电流也只能慢慢的增加,所以出现了VD1VD2同时导通的情况,即副边绕组LS1LS2同时出现了短路。

而副边绕组的短路,导致Lf反射到原边去的通路被切断,也就是说会导致原边参加谐振的电感量由原来的(Lf*n2+ Lr)迅速减少到只剩Lr,由于Lr比(Lf*n2+ Lr)小很多,所以原边电流会迅速减少。

t10时刻,原边的UAB=ULr=VinUB=UC4=0V, UA=UC2=UC3=Vin
2011/12/05 21:02:11
17
心中有冰[荣誉版主]
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统帅
  
2011/12/21 13:45:53
88
心中有冰[荣誉版主]
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统帅

开关模态十一:谐振结束,原边电感向电网馈能

如图所示,当C3充电到Vin之后,谐振结束,就不再有电流流过C3,C4,转而D4自然导通,原边电流通过D4—Lr—D1向电网馈能,其能量来源于储存在Lr中的能量,此时原边电流迅速减少,

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

   其中  Ip10t10时刻的原边电流值

t11时刻减少到0

此时T4两端的电压降为0V,只要在这个时间将T4开启,那么T4就达到了零电压开启的效果。

对于开关模态11来说,谐振周期一定要小于死区时间,否则就不能达到滞后臂的ZVS效果了。但此时的谐振电感是没有次级电感通过匝比反射回来的,所以只有谐振电感参与了谐振,在设计的时候小心了,谐振电感一定要足够大,否则谐振能量不够的话,原边电流就会畸变。

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

在设计的时候小心了,谐振电感一定要足够大,否则谐振能量不够的话,原边电流就会畸变

能否把上面这句话在讲一下,若是谐振电感LR足够大,在死区时间之内能量不能完全反馈到电网,就不能达到T4的ZVS开启了,还是说这个过程只要是给电网馈电就已经可以达到ZVS开启,只要过了T10谐振时刻

2011/12/05 21:02:41
18
心中有冰[荣誉版主]
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统帅
  
2011/12/06 14:12:54
39
hechaocao
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营长

关注

2011/12/21 13:46:24
89
心中有冰[荣誉版主]
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统帅

开关模态十二:原边电流从0正向增大

如图所示,在t11时刻之前,T4已经导通,在t11时刻原边电流ip已经上升到0,由于没有了电流,所以D1D4自然关断。

t11-t12的时间内,副边的二极管D1D2还是同时导通流过电流,将副边绕组短路,阻断输出电感反射到初级的途径,此时的负载电流还是由次级电感与输出电容提供;同时,由于原边的T1T4已经导通,原边电流ip流过T1--Lr—T4,又因为Lr很小,所以原边电流ip就会正向急剧增大。

                   ip(t)= - (t-t11)

t12时刻,ip达到最大,等于副边的电感电流折算到初级的电流

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

在这个开关模态,原边电流是不传递能量的,但副边却存在着一个剧烈的换流过程,通过副边二极管VD2的电流迅速减少,VD1的电流迅速增大,在t12时刻,通过VD2的电流减少到0,通过VD1的电流等于电感电流ILf

t12时刻,原边的UAB= ULr=UA=UC3=Vin, UB= 0V
2011/12/21 13:49:17
90
心中有冰[荣誉版主]
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统帅

至此,一个完整的移相全桥工作周期分析已经完成。

其中有一些地方有点小小错误,但不影响总体的工作原理分析,如果用心的网友不妨指出来(当然我自己是知道的),权当是给大家一个思考的空间吧

元旦之后我会全部改正(即使是没有人指出来的错误)

2017/12/08 18:29:33
359
liusuper5240
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LV6
团长
冰版,没看到你全部更正的结果呀?不是案子多忘了吧
2011/12/05 21:06:01
19
心中有冰[荣誉版主]
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统帅
12个工作模态我先用用图纸的方式呈现出来了,为了便于分析,我省略了次级绕组的回路分析,等我稍微有时间我会将每个模态的详细分析放上来。
2011/12/06 09:32:06
26
zq2007
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LV11
统帅
冰版,楼上的12附图说明的是什么问题,不是很明白,是工作状态吗?
2011/12/05 21:07:32
20
心中有冰[荣誉版主]
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LV11
统帅

 

这个波形图也是我用PROTEL99画的,下面的分析会用到

2011/12/05 22:46:58
21
ncy231
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LV7
旅长
冰版V5!先顶一下,慢慢学习
2011/12/06 09:35:42
27
电源网-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
连长

最近也在做。

2011/12/08 12:42:00
48
ctx1211
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LV7
旅长
MARK一下,慢慢消化
2012/01/06 11:15:43
124
雪花梅花
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LV6
团长
冰版辛苦啦,先顶一下,慢慢学习!
2012/01/11 10:41:35
134
bdzn
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军长
这图可以也99画呀?