高频开关整流器主要技术一卢凯霞时间年月课件

教师：卢凯霞

时间：2021年11月高频开关整流器主要技术（一）

RectifierandconversionequipmentCONTENTS目录时间比例控制稳压原理1PWM型功率转换电路2谐振型功率转换电路3

时间比例控制稳压原理

改变开关接通时间ton和工作周期T的比例，亦即改变脉冲的占空比，来调整输出电压的方法，称为“时间比例控制”,缩写为TRC。

时间比例控制稳压原理（TRC）

①脉冲宽度调制（PulseWidthModulation，PWM）：PWM方式指开关工作周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。本节以上提到的PWM型功率转换电路就是指其稳压方式是让开关管工作频率固定（即周期不变），通过改变开关管在一个固定周期内导通时间（即宽度）来改变直流输出电压最终达到输出电压稳定的目的。②脉冲频率调制（PulseFrequencyModulation，PFM）：PFM是指导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率（即工作周期）来改变占空比的方式。③混合调制：是指导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上两种方式的混合。TRC有三种实现方式

开关型稳压电源示意图

开关型稳压电源示意图

开关以一定的时间间隔重复地接通和断开，输入电流断续地向负载端提供能量。经过储能元件的平滑作用，使负载到连续而稳定的能量。实际上其原理仍然是将直流（E）变成交流（Uab）再变成直流（Un）的过程。时间比例控制：改变开关接通时间ton和工作周期T的比例，即可改变输出直流电压Uo。这种通过改变开关接通时间ton和工作周期T的比例，亦即改变脉冲的占空比，来调整输出电压的方法。

开关型稳压电源示意图

高压直流（几百伏）转换成低压直流（几十伏），是由功率转换电路完成的。功率转换电路高压直流→高压高频交流→高频降压变压器→低压高频交流→低压直流

DC／AC逆变电路是高频开关整流器的主要组成部分。根据其工作原理的不同，高频开关整流器可分为PWM型和谐振型两类。

开关型稳压电源示意图

PWM型高频开关整流器具有控制简单，稳态直流增益与负载无关等优点，整流器中的功率开关器件工作在强迫关断和强迫导通方式下，在开关截止和导通期间有一定的开关损耗，而且开关损耗随开关频率的提高而增加，故限制了整流器开关工作频率进一步提高。谐振型高频开关整流器则可以使其工作在更高的频率下工作而开关损耗很小，其又可分为串联谐振型、并联谐振型和准谐振型几种，目前应用较为普通的是准谐振型高频开关整流器。

PWM型功率转换电路

PWM型功率转换电路控制简单，有推挽、全桥、半桥以及单端反激，单端正激等形式。

PWM型功率转换电路

推挽式功率转换电路：高压开关管BG1、BG2工作在饱和导通和截止关断两种状态下，由基极驱动电路控制，对称交替通断（所以称为推挽式），输入直流电压被转换成高频矩形波交变电压，再由高频变压器降压后，由全波整流电路将高频交流转换成直流电。

PWM型功率转换电路

当BG1导通时，变压器初级电流途径为：E（＋）→N1→BG1→（一）变压器次级导电回路为：N2（5）→D2→RL→N2（3）当BG2导通时，变压器初级导电回路为：E（＋）→N1→BG2→E（一）变压器次级导电回路为：N2（4）→D1→RL→N2（3）

PWM型功率转换电路

开关管在导通和关断时的损耗大。主要是由于开关管的通断都是强制的（有时称为硬开关）。在开关过程中，开关管的电压、电流波形存在交叠的现象，从而产生了开关损耗（p=u*i）。

谐振型功率转换电路

谐振型功率转换电路利用谐振现象，通过适当地改变开关管的电压、电流波形关系来达到减小开关损耗的目的。谐振型功率转换电路有串联、并联和准谐振几种。谐振型功率转换电路是在PWM型功率转换电路的基础上适当地加上谐振电感和谐振电容而形成的。谐振电感、电容与PWM功率转换电路中的开关组成了所谓的“谐振开关”（对应PWM型的硬开关，这种谐振开关有时称为软开关）。在这种功率转换电路的运行中将周期性地出现谐振状态，从而可以改善开关的电压、电流波形，减小开关损失，又由于工作在谐振状态的时间只占开关周期的一部分，其余时间都运行在非谐振状态，故称为“准谐振”型功率转换电路。

谐振型功率转换电路

准谐振功率转换电路又分为两种，一种是零电流谐振开关式，一种是零电压谐振开关式。前者的特点是保证开关管在零电流条件下断开，从而大大地减小了开关管的关断损耗（p关断=u*0），同时也能大大地减小断开电感性负载时可能出现的电压尖峰，后者的特点是保证开关管在零电压条件下开通，从而大大地减小了开关器件的开通损耗（p开通=0*i）。

谐振型功率转换电路

以上是本节课程的内容，介绍了时间比例控制稳压原理，包含三种实现方式：脉冲宽度调制、脉冲频率调制、混合调制。根据功率转换电路工作原理的不同，可将其分为PWM型和谐振型两类