ZHCAA84D May   2014  – April 2021 AMC1100 , SM72295 , TL1963A , TMS320F2806-Q1 , TMS320F28069 , TMS320F28069-Q1 , TPS40210 , TPS40210-Q1 , TPS40211 , TPS40211-Q1 , UCC27211

 

  1.   商标
  2. 基本变频器概念
  3. 高频逆变器 – 方框图
  4. 直流/直流隔离级 - 高频逆变器
    1. 3.1 半桥转换器
    2. 3.2 全桥转换器
      1. 3.2.1 磁通走漏
  5. 直流/交流转换器
  6. 直流/直流转换器部分(电压馈电全桥)
    1. 5.1 电压馈电全桥变换器变压器计算
  7. 控制部分
  8. 直流/交流转换器部分
  9. 固件流程图
  10. 波形
  11. 10结论
  12. 11参考文献
  13. 12修订历史记录
  14.   A 应用原理图
    1.     A.1 应用原理图

磁通走漏

法拉第定律指出,通过绕组的磁通量等于每匝积分伏秒。这种情况下要求任何磁性器件的任何绕组两端电压的平均值必须在一段时间内为零。应用的交流波形中的最小直流电压分量将缓慢但不可避免地使磁通量“游走”到饱和状态。

在低频电源变压器中,初级绕组的电阻通常足以控制此问题。当小的直流电压分量将磁通缓慢推向饱和状态时,励磁电流变得不对称。励磁电流不断增加的直流分量会导致绕组中的 IR 下降,最终抵消掉驱动波形的直流电压分量,有望使饱和度大幅降低。在高频开关模式电源中,理论上而言推挽式驱动器将在交替的开关周期内对绕组施加相等但相反的伏秒,从而使磁芯“复位”(使磁通和励磁电流回到其起始点)。但是,由于 MOSFET RDSon 或开关速度的不相等,驱动波形中通常存在少许的伏秒不对称性。产生的较小直流分量会导致磁通“游走”。初级匝数相对较少的高频变压器具有超低的直流电阻,并且直流磁化电流分量的 IR 下降通常不足以抵消伏秒的不对称性,直到磁芯达到饱和为止。

使用电压模式控制时,任何推挽式拓扑(全桥、半桥或推挽式 CT)的磁通走漏问题都会是一个严重的问题。一种解决方案是将磁芯与一个小的间隙串联。这样可以增加励磁电流,从而使电路电阻中的 IR 下降能够抵消驱动波形中的直流不对称性。但是,增加的励磁电流表示互感中的能量增加,通常会进入到缓冲器或钳位器中,进而增加电路损耗。一种解决不对称问题的更巧妙的解决方案是借助电流模式控制(峰值或平均 CMC)自带的优势。当直流磁通开始沿一个方向游走时,由于伏秒驱动的不对称性,峰值励磁电流在交替的开关周期中逐渐变得不对称。然而,电流模式控制可以在每个开关周期中感应电流并以相同的峰值电流水平关闭开关,从而交替延长和缩短接通时间。因而可以校正初始的伏秒不对称性,两个方向的峰值励磁电流近似相等,并且实现磁通走漏最小化。

但是,使用半桥拓扑会产生一个新问题。当电流模式控制通过缩短和延长交替脉冲宽度来校正伏秒不相等问题时,在交替开关周期中将产生安培秒(电荷)不相等问题。这一点在全桥或推挽式中心抽头电路中无关紧要,但在半桥中,电荷不相等将导致电容器分压器电压朝正轨或负轨游走。随着电容器分压器电压从中点移开,伏秒不平衡会变得更糟,因此将通过电流模式控制进行进一步的脉冲宽度校正。存在一种失控情况,电压会游走到(或跑到)其中一个电源轨。

考虑到以上几点,对于额定功率高于 1kVA 的高频逆变器,全桥转换器似乎是理想的选择。