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海洋之神590在线充值: 【原创】跟我学系列之三,常用于APFC的软开关BOOST电路的分析与仿真 [查看此贴精编版]
阅读: 30075 |  回复: 135 楼层直达

2010/07/24 18:31:00
1
让你记得我的好
海洋之神币:1750 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:1133
LV10
司令

海洋之神官网,海洋之神590官网客户端,海洋之神590官网

来源标题:新华社英国剑桥9月29日电(记者顾震球桂涛)剑桥一带一路国际研究中心29日在剑桥大学成立,这是英国首个专项研究中国一带一路倡议的独立机构。年月,湛江市教育局批准学校实施此方案。

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跟我学系列之一,CCM模式APFC电路设计

跟我学系列之二,元器件降额使用参考

标签 仿真 Boost
2010/07/24 18:35:17
2
让你记得我的好
海洋之神币:1750 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:1133
LV10
司令
先把沙发抢了自己坐
2011/09/23 19:01:24
103
jiaxiong
海洋之神币:0 | 积分:0 主题帖:6 | 回复帖:13
LV2
班长

很不错,做个记得,抽时间慢慢看。

2010/07/24 18:38:37
3
让你记得我的好
海洋之神币:1750 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:1133
LV10
司令

这几天睡眠不够,脑子很累啊,需要睡个好觉,

周日休息,周一开始写!

不仅要写,还要写好,要原创,要写有参考意义的精华帖!否则对不起那台ThinkPad,也对不起自己的辛苦,更对不起网友的点击!

给自己加油!

2010/07/25 21:43:06
7
lingqidian
海洋之神币:0 | 积分:0 主题帖:29 | 回复帖:40
LV4
连长

支持版主,fighting!

2010/08/13 21:39:06
45
fkmyy1931627
海洋之神币:0 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:40
LV4
连长
学习学习了
2011/04/25 20:47:52
99
南极
海洋之神币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:14
LV2
班长
真相一口气读完,只是实验室实在蒙热异常,改天继续拜读,感谢楼主的分享!!
2013/08/20 08:42:55
126
晨风飞扬
海洋之神币:0 | 积分:0 主题帖:8 | 回复帖:39
LV4
连长
支持师长呀!真给力!
2013/09/24 10:16:45
129
黄燚
海洋之神币:343 | 积分:3 主题帖:20 | 回复帖:501
LV7
旅长

2010/07/25 17:12:26
4
sometimes[荣誉版主]
海洋之神币:353 | 积分:26 主题帖:123 | 回复帖:1322
LV9
军长
Oh my God, 沙发没了。
2010/07/25 17:51:14
5
transformer1
海洋之神币:0 | 积分:0 主题帖:26 | 回复帖:1091
LV10
司令

做个记号

 

2010/11/16 13:38:33
83
CHENJIANMEI1988
海洋之神币:141 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:48
LV4
连长
123
2010/07/25 20:21:25
6
geojion
海洋之神币:16 | 积分:0 主题帖:19 | 回复帖:138
LV5
营长

收藏此帖

2010/07/26 08:26:57
8
hsym_101584
海洋之神币:0 | 积分:0 主题帖:10 | 回复帖:89
LV5
营长
关注
2010/07/26 09:44:10
9
让你记得我的好
海洋之神币:1750 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:1133
LV10
司令

软开关的实质是什么?

所谓软开关,就是利用电感电流不能突变这个特性,用电感来限制开关管开通过程的电流上升速率,实现零电流开通。利用电容电压不能突变的特性,用电容来限制开关管关断过程的电压上升速率,实现零电压关断。并且利用LC谐振回路的电流与电压存在相位差的特性,用电感电流给MOS结电容放电,从而实现零电压开通。或是在管子关断之前,电流就已经过零,从而实现零电流关断。

软开关的拓扑结构非常多,每种基本的拓扑结构上都可以演变出多种的软开关拓扑。我们在这里,仅对比较常用的,适用于APFC电路的BOOST结构的软开关作一个简单介绍并作仿真。

2010/07/27 00:30:53
12
让你记得我的好
海洋之神币:1750 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:1133
LV10
司令

我们先看看基本的BOOST电路存在的问题,下图是最典型的BOOST电路:

 

假设电感电流处于连续模式,驱动信号占空比为D。那么根据稳态时,磁芯的正向励磁伏秒积和反向励磁伏秒积相同这个关系,可以得到下式:

VIN×D=(VOUT-VIN)(1-D),那么可以知道:VOUT=VIN/(1-D)

那么对于BOOST电路来说,最大的特点就是输出电压比输入电压高,这也就是这个拓扑叫做BOOST电路的原因。另外,BOOST电路也有另外一个名称:up converter,此乃题外话,暂且按下不表。

对于传统的BOOST电路,这个电路存在的问题在哪里呢?我们知道,电力电子的功率器件,并不是理想的器件。在基本的BOOST电路中:

1、当MOS管开通时,由于MOS管存在结电容,那么开通的时候,结电容COSS储存的能量几乎完全以热的方式消耗在MOS的导通过程。其损耗功率为COSSV2fS/2,fS是开关频率。V为结电容上的电压,在此处V=VOUT。(注意:结电容与静电容有些不一样,是和MOS上承受的电压相关的。)

2、当MOS管开通时,升压二极管在由正向导通向反偏截止的过程中,存在一个反向恢复过程,在这个过程中,会有很大的电流尖峰流过二极管与MOS管,从而导致功率损耗。

3、当MOS关断时,虽然有结电容作为缓冲,但因为结电容太小,关断的过程电压与电流有较多的重叠,也产生一定的关断损耗。

2010/07/27 00:52:25
13
让你记得我的好
海洋之神币:1750 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:1133
LV10
司令

下面我们来仿真一下最基本的BOOST电路。因为BOOST电路的输入端是个大电感,在稳态工作时,电流基本不变,所以,在稳态时可以用电流源来代替。而输出因为是大的滤波电容,稳态时,电容电压基本不变,故而在稳态时可以用电压源来代替输出电容。所以,我们可以在saber的环境下,得到这个电路:

 

我们进行瞬态分析,得到下图结果:

 

从图上可以看到:

1,MOS管在开通时,可以看到miller效应在驱动信号上造成的平台。

2,当MOS管开通时,在MOS的漏极和二极管上产生很大的尖峰电流。 

从仿真结果来看,的确存在我们前面分析的容性开通、反向恢复等问题。

那么软开关就能解决这个问题吗?

2010/07/27 00:57:34
14
让你记得我的好
海洋之神币:1750 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:1133
LV10
司令

下面我们先推出今天的第一个软开关的例子:

此电路是我以前分析一华为通信海洋之神模块时所见。

  

 在这个电路中,我们主要增加了一个50uH电感、一个1000pF电容、一个辅助开关管HGTG30N60B3、一个钳位二极管MUR460等功率器件。

进行瞬态分析,我们得到如下结果:

 

在此图中,ga为辅助开关管驱动信号,g为主开关管驱动信号。ia为辅助开关管集电极电流信号,id为主开关管漏极电流信号。vdsa为辅助开关管VCE信号,vds为主开关关VDS信号。现在把工作原理分析如下:

t1时刻,辅管开始导通,由于辅管是双极性器件,所以容性开通的情况并不严重。ia波形从零开始缓慢上升,说明辅管是零电流开通。随着ia电流增加,当ia=iout的时候,输入电感电流完全流入辅助开关管,谐振电感电流开始过零反向流动,主开关管IXFH32N50的结电容开始通过谐振电感谐振放电。

t2时刻,主开关管的vds电压已经谐振到零,随后,主管的体二极管开始导通,把谐振电容钳位在0V,这时候,如果开通主管,则为零电压开通。

t3时刻,主开关管开通,从g的波形上可以看出来,主管开通驱动波形上不在有miller效应造成的平台,这也说明主管是零电压开通。

t4时刻,主管开通后,辅管就可以关断了。从波形上看,辅管的vce与集电极电流ia之间存在比较大的重叠区域。说明辅管的关断并不是软关断。辅管关断后,由于MUR460的钳位作用,辅管电压不可能超过输出电压vout。那么因为主管此时已经开通,而辅管的VCE为400V,那么谐振电感在400V电压作用下,电流快速上升。

t5时刻,主管的id达到了输入电流IIN,电路进入通常的PWM状态。直到t6。

t6时刻,主开关管关断,电感电流通过二极管向负载输出。主管因为并联了较大的snubber电容(1000pF),所以,关断时,vds以一个斜率上升,有较好的零电压关断特性。

此电路的优点是:

主管实现了零电压的开通与关断。

升压二极管实现了“软”的关断。

辅管实现了零电流开通。

缺点是:

辅管的关断特性不好,有较大损耗。

另外,钳位二极管,在主管关断后,也流过一定的电流,会让辅管开通的零电流效果变差,甚至产生电流尖峰,这一点也可以从仿真波形上看出来。

2010/07/27 08:17:49
15
btclass
海洋之神币:6 | 积分:0 主题帖:19 | 回复帖:423
LV7
旅长

非常精彩!

美女银元奉上!

2010/08/07 12:55:03
43
liuzucheng
海洋之神币:28 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:36
LV3
排长

樓主,你在仿真的時候,主管和輔管之間的相位差怎嚜確定呢?

2010/08/09 09:45:09
44
让你记得我的好
海洋之神币:1750 | 积分:0 主题帖:23 | 回复帖:1133
LV10
司令
相位差,根据具体的工作原理,可以计算得到。如果你理解了这几个电路的软开关实现方式,你就很容易可以知道计算方法的。
2010/09/10 21:15:37
48
zhaojiahighaim
海洋之神币:283 | 积分:5 主题帖:76 | 回复帖:273
LV6
团长

看了一下午终于看懂了,版主真的很不错!

2010/09/10 21:23:32
49
zhaojiahighaim
海洋之神币:283 | 积分:5 主题帖:76 | 回复帖:273
LV6
团长
楼主讲的真好,终于弄明白了
2010/10/01 12:50:50
66
emmanuelle
海洋之神币:0 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:25
LV3
排长
好帖 顶了
2012/03/03 19:32:39
112
zmjjj622
海洋之神币:5 | 积分:0 主题帖:20 | 回复帖:102