准谐振电路的组成:电感、电容和开关器件
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准谐振是物理学中的一种表现状态。谐振,既可指声音谐振,也可指电路谐振。声音谐振指两种不同音色或响度(也就是振幅)不同的声音以相同频率传播混合出来就成为相同频率的另一种声音了。电路的谐振指的是不同电路元件在周期性信号通过的时候产生的具有相同周期的周期性效应(电效应、热效应或磁效应),由于其周期相同,故其频率也相等。常见的谐振电路就是LC振荡(谐振)电路。产生谐振的前提是工作频率相同。所谓准谐振,即是达到谐振产生的基本条件而又不与谐振条件完全吻合的一种谐振形式。
准谐振是开关技术的一次飞跃,其特点是谐振元件参与能量变换的某一个阶段,不是全程参与。由于正向和反向LC回路值不一样,即振荡频率不同,电流幅值不同,所以振荡不对称。一般正向正弦半波大过负向正弦半波,所以常称为准谐振。无论是串联LC或并联LC都会产生准谐振。利用准谐振现象,使电子开关器件上的电压或电流按正弦规律变化,从而创造了零电压或零电流的条件,以这种技术为主导的变换器称为准谐振变换器。准谐振变换器分为零电流开关准谐振变换器和零电压开关准谐振变换器。“准”(quasi)是指有点或部分的意思。在实现准谐振的设计中,现有的L-C 储能电路正战略性地用于PWM电源中。结果是L-C 储能电路的谐振效应能够“软化”开关器件的转换。这种更软的转换将降低开关损耗及与硬开关转换器相关的EMI。由于谐振电路仅在相当于其它传统方波转换器的开关转换瞬间才起作用,故而有 “准谐振”之名。
准谐振电路通过周期性开关操作使电路在接近谐振频率时工作,结合谐振元件(电感、电容)的能量交换特性实现高效能量转换。其核心在于利用谐振现象降低开关损耗,主要分为零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)两种模式。 12基本原理
准谐振电路由电感、电容和开关器件(如晶体管/MOSFET)组成。工作时,开关周期性开启/关闭,电路在谐振阶段通过电感与电容的能量交换实现功率传输。 充电阶段:开关关闭时,电感储能,电容放电。谐振阶段:开关打开后,电感和电容通过谐振交换能量,此时电路总阻抗最低,电流最大。放电阶段:能量交换完成时,电感电压或电流降至零,为下一次开关操作准备。 12关键技术零电压开关(ZVS):开关关闭时电感电压为零,减少损耗。零电流开关(ZCS):开关关闭时电感电流为零,降低损耗。 14应用场景准谐振技术广泛应用于高效率开关电源、无线通信设备及射频放大器等领域,通过优化频率响应提升性能并降低噪声。
准谐振变换器是一种特殊类型的电源转换器,其工作原理与常规的电源转换器有所不同。它采用谐振原理,将交流电压转换为直流电压,或者将直流电压转换为交流电压。本文将详细介绍准谐振变换器的基本思路,包括其工作原理、优点和缺点、应用场景等方面。
准谐振变换器的工作原理,准谐振变换器的工作原理基于谐振原理。在准谐振变换器中,输入电压通过变压器进行转换,然后通过谐振电路进行滤波和整形,最终得到稳定的输出电压。在谐振过程中,电路中的电感和电容之间发生谐振,使得输入电压中的交流成分被滤除,只剩下直流成分。这种工作方式使得准谐振变换器具有较高的效率和较低的损耗。
准谐振变换器的优点和缺点
优点
(1)高效率:由于准谐振变换器采用谐振原理,使得在转换过程中产生的损耗较小,因此具有较高的效率。
(2)高功率密度:与常规的电源转换器相比,准谐振变换器具有较高的功率密度,能够在短时间内为负载提供大量的能量。
(3)易于实现软开关:准谐振变换器可以通过调节电路参数实现软开关,从而避免硬开关引起的开关损耗和电磁干扰问题。
缺点
(1)控制复杂:准谐振变换器的控制较为复杂,需要精确地调节电路参数以实现稳定的输出电压。
(2)成本较高:由于准谐振变换器采用先进的控制技术和高性能的元器件,因此其制造成本相对较高。
电动汽车充电系统:准谐振变换器可以应用于电动汽车充电系统中,为电池提供稳定的充电电压。由于电动汽车充电系统需要快速充电和大电流输出,因此准谐振变换器的高功率密度和易于实现软开关的优点使其成为理想的选择。
工业电源:工业电源需要为各种设备提供稳定的电源电压。准谐振变换器的高效率和易于实现软开关的优点使其适用于工业电源领域。
航空航天领域:航空航天领域需要高可靠性和高性能的电源转换器。准谐振变换器的稳定性和可靠性使其适用于航空航天领域的高端电源设备。
准谐振变换器是一种基于谐振原理的电源转换器,具有高效率、高功率密度和易于实现软开关等优点。然而,其控制复杂和成本较高的缺点也需要考虑。在应用场景方面,准谐振变换器可以应用于电动汽车充电系统、工业电源和航空航天领域等高端电源设备中。了解并掌握准谐振变换器的基本思路对于电子工程师在实际应用中设计高性能的电源转换器具有重要意义。