[电源]ZVS零电压开关电路原理与设计 先给大家 [复制链接]

一、初识ZVS
ZVS是什么，度娘查的为”零电压开关(Zero Voltage Switch)“。即开关管关断时，开关管导通时，其两端的电压已经为0。这样开关管的开关损耗可以降到最低。我们平时使用的电磁炉和LLC电源都是这种谐振电源，普通的充电器等都是硬开关的，比这种谐振电源损耗要大些。所以ZVS可以做到很高效率，但是有一个缺点，就是其调节范围一般都比较窄。例如电磁炉，当我们把功率调到比较大时，为持续加热；当功率调的较小时，就开始断断续续加热，因为那个时候已经不能达到谐振状态了。像我们普通充电器那种硬开关的电源，不管空载和满载都是持续震荡的。


初次看到ZVS电路，我惊呆了，两个MOS管加几个电阻电容就能组成谐振开关。真是佩服人民的想象力啊。


该电路只需要少量元件即可达到零电压开关。功率有人做到2KW以上，几百瓦的话两个开关管只需加小型散热器即可。
于是花了几天时间对ZVS电路进行了下深入研究，让大家明白其工作原理。
一、基本电路
现在我们来进行分析其原理，首先使用proteus仿真电路进行仿真。



附上proteus仿真文件，有该软件的同学可以下载并仿真试试看。

二、原理图分析
1.      上电时L1通入的电流为零，电源通过R1、R2是Q1、Q 2导通，L1电流逐渐增加，由于两个开关管特性差异，将导致流入两个开关管的电流不同，假设Q1电流大于Q2电流，T1将产生b为正，a为负的感应电压，于是通过T1形成正反馈，使Q1导通，Q2截止。完成启动过程。
2.      （t0~t1时间）稳态Q1导通时，由于上个周期T1电流为a到c，并且C 1两端电压为零。由于电流不能突变，T1电流将对C1充电，C1逐渐为a负c正的电压，并且正弦变大，T1电流正弦变小。此时a电压被Q1下拉到0V，所以C点电压正弦变大，Q1栅极电压被D3稳压管钳位，Q1时钟保持导通。
3.      （t1时间）当T1中电流下降为零，其能量全部释放到C1，此时C1电压达到最大值。
4.      （t1~t2时间）C1开始通过T1由c到a放电，C1电压即c点电压正弦变小，T1电流由c到a正弦变大。
5.      （t2时间）当C1能力基本放完时，c点电压下降到MOS管阀值电压左右，将通过D2使Q1进入放大区。此时C1对T1绕组由c到a放电电流达到最大值。同时由于Q1进入放大区，a点电压逐渐上升，同时通过D1使Q2也进入放大区。
6.      （t2时间）C1放电完毕，T1绕组由c到a电流达到最大值，将像C 1充电，使C1充电为a正c负的电压，同时C1两端电压正弦变大。此时两个MOS管同时进入放大区。
7.      （图3）由于T1对C1的持续充电，C1上电压为a正c负，通过两个二极管使Q2栅极电压升高，Q1栅极逐渐下降，同时正反馈形成，Q2导通，Q1截止。
8.      Q2导通与Q1导通过程类似。

9.      L1电感值比T1大，整个震荡周期中L1电流基本不变。震荡过程中L1持续为LC振荡器补充电能。

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