谐振式开关电源电路谐振的条件及其特点
来源:上海茂硕机械设备有限公司
2023年07月26日 10:43
电路的谐振现象
为了更好地理解谐振式电源,这里回忆一下电路谐振的条件及其特点。
一个R、L、C串联电路,在正弦电压作用下,其复阻抗:一定条件下,使得XL=XC,即ωL=1/ωC ,Z=R,此时的电路状态称为串联谐振。1.阻抗角等于零,电路呈纯电阻性,因而电路端电压U和电流I同相。由于串联谐振时,L、C电压彼此抵消,因此也称为电压谐振。从外部看,L、C部分类似于短路。而此时Uc、UL是输入电压U的Q倍。Q值越大,振荡越强。这里的Z0=√L/C,我们称为特性阻抗,它决定了谐振的强度。5.谐振发生时,C、L中的能量不断互相转换,二者之间反复进行充放电过程,形成正弦波振荡。一个R、L、C并联电路,在正弦电压作用下,其复导纳:一定条件下,使得YL=YC,即1/ωL=ωC ,Y=1/R,此时的电路状态称为并联谐振。1.导纳角等于零,电路呈纯电阻性,因而电路端电压U和电流I同相。4.由于并联谐振时,L、C电流彼此抵消,因此也称为电流谐振。从外部看,L、C部分类似于开路,L、C各自有效电流却达到最大。5.谐振发生时,C、L中的能量不断互相转换,二者之间反复进行充放电过程,形成正弦波振荡。
谐振式电源的基本原理
谐振式电源是新型开关电源的发展方向。它利用谐振电路产生正弦波,在正弦波过零时切换开关管,从而大大提高了开关管的控制能力,并减小了电源体积。同时,也使得电源谐波成分大为降低。另外,电源频率得到大幅度提高。PWM一般只能达到几百K,但谐振开关电源可以达到1M以上。普通传统的开关电源功率因素在0.4-0.7,谐振式电源结合功率因素校正技术,功率因素可以达到0.95以上,甚至接近于1。从而大大抑制了对电网的污染。在脉冲调制电路中,加入L、C谐振电路,使得流过开关的电流及管子两端的压降为准正弦波。ZCS电流谐振开关中,Lr、Cr构成的谐振电路通过Lr的谐振电流通过S,我们可以控制开关在电流过零时进行切换。这个谐振电路的电流是正弦波,而Us为矩形波电压。这里的L1用于限制di/dt,C1用于传输能量,在开关导通时,构成串联谐振。用零电流开关替代PWM电路的半导体开关,可以组成谐振式变换器电路。
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