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[讨论] 软开关EMI比硬开关EMI小,这种说法是否正确?

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纯净的硅(中级)

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发表于 2018-11-15 14:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
软开关分为ZVS(零电压开关)和ZCS(零电流开关),由于ZVS一般无需外加辅助器件,容易实现所以在隔离DC-DC变换器中得到了广泛的运用(以移相全桥(Full Bridge Phase-shift)和LLC为代表)。

1.png

     下面主要来讲讲开关管ZVS的实现,下图是MOSFET及其在分析ZVS时的等效模型。全控开关用一个理想开关及一个串联导通内阻RDS_on代替。无论是移相全桥(FBPS)还是谐振变换器(LLC),其ZVS短暂的过程都是一样的,均是利用谐振电感Lr有序地“充”/“放”桥臂上下管MOSFET结电容上的电荷。
2.png
为了便于理解,此处简化讲解ZVS桥臂上下管MOSFET的换流过程:
     1、[~,t0]稳态
     t0之前,MOS管S1一直通,S2一直断。电流流经RDSon1和谐振电感Lr。   
3.png
2、[t0,t1]桥臂换流
     t0时刻,MOS管S1关断,此时S1、S2均关断,没有通路。谐振电流iLr被迫给S1结电容C1充电,并抽走S2结电容C2上的电荷。直到Vc1被充到Vin,Vc2被抽到0V,一旦Vc2降到0V,谐振电流iLr就流经S2的体二极管(续流),此时谐振电流iLr才重新找到一条稳定的通路。

4.png

  3、[t1,~]——t1 时刻S2软开(ZVS零电压开通),维持稳态
     t1时刻,S1的驱动电平变高,此时MOS管S2合上,由于RDSon2上的压降要比体二极管的导通压降更小,所以电流流经RDSon2(MOSFET具有双向导电性,此时MOSFET工作在同步整流状态,这个特性是IGBT所不具备的,这也是MOSFET在ZVS变换器中的天然优势,电流几乎时时刻刻都流经RDSon,通态损耗很小)。
5.png
到此,S1关断到S2开通的过程已经讲完,分析整个过程可以发现,是S1的关断成全了S2的软开,要是没有S1的关断,迫使谐振电流iLr为找到新的通路而“充”/“放”桥臂上下管结电容电荷,S2的续流二极管也不可能在S2驱动高电平(t1时刻)来之前就导通续流。所以S2的软开全靠S1的硬关成全(ZVS的特点,硬关软开)。
     送一幅MOSFET的ZVS波形图(Vgs&Vds),可以清楚地看清软开(开通无米勒平台)硬关(关断有米勒平台)。

6.png
而S2关断到S1开通的过程与上述过程完全一致,不在重复。


关于硬开,硬开是在MOSFET关断的情况下(Vc1=Vin),直接通过RDSon把结电容上的电荷消耗掉,从而导通管子,显然要比软开EMI及开通损耗要大很多。
7.png


此帖出自电源技术论坛


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一粒金砂(高级)

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发表于 2020-3-4 13:34 | 显示全部楼层

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