對于直流高壓電源來說,抗打火能力是電源的一個很重要的指標。對于抗打火能力,除了保護功能強大及地線處理良好外,電源拓樸選擇也至關重要。如果電源自身具有抗短路功能,也就是說短路情況下電源*可以正常工作,那么電源的抗打火能力將會更強。電源可以工作在短路狀態(tài),一般都采用諧振式拓樸,而諧振式拓樸常使用的有兩種,一種是串聯(lián)諧振,一種是并聯(lián)諧振。這兩種方式的好處是在開環(huán)情況下,由于電感與電容的諧振,輸出是恒流源,*可以工作在短路狀態(tài),并通過電壓環(huán)控制,使恒流源變成穩(wěn)壓源。
串聯(lián)諧振:串聯(lián)諧振是使用電感、電容、變壓器串聯(lián)三者串聯(lián)。
串聯(lián)諧振分為DCM和CCM兩種模式。一般都選擇DCM模式,即選擇。串聯(lián)諧振的好處在于可以實現開關管的零電流關斷,這是一種能實現零電流關斷的拓樸,是真正意義上的軟關斷,無關斷損耗。這對于IGBT來說有很大好處,可以不用去考慮IGBT的關斷拖尾帶來的關斷損耗。單個串聯(lián)諧振電源可以采用PFM方式,這種方式實現2kW以內;也可以使用初級兩組件并聯(lián)移相方案,可以實現幾十千瓦功率輸出的高壓電源。典型電流波形如下圖所示:
串聯(lián)諧振的缺點是電流峰值太大,使開關管承受較大壓力,不利于電源的小型化。
并聯(lián)諧振:這里的并聯(lián)諧振真正意義上是并聯(lián)負載的串聯(lián)諧振。
并聯(lián)諧振與串聯(lián)諧振相比醉大優(yōu)勢是峰值電流較小。同時在短路情況下,整個回路就是對電感充放電,電流波形為三角波,因此可以在短路情況下很容易算出電感的值,再通過電感計算出電容的值,而且誤差很小,對于設計來說這是至關重要的。
并聯(lián)諧振工作在CCM區(qū),電流波形基本上是正弦。開關管是硬關斷,零電壓零電流開啟,沒有開啟損耗。對于關斷損耗,可以在開關管DS(CE)兩端并聯(lián)電容,使電流與電壓的交匯點變低,減小關斷損耗。
并聯(lián)諧振還有一個很重要的優(yōu)勢就是可以把變壓器的漏感與分布電容*利用,使變壓器的設計輕松了許多,再加上各部分參數可以很容易的計算出來,因此設計并聯(lián)諧振電源就變得簡單很多。
并聯(lián)諧振可以應該在直流電源及充電電源上。由于其恒流源的性質,應用在需要恒流充電的場合,它幾乎是合適的。
并聯(lián)諧振電源現在已經很成熟,性能很好,在直流和充電兩方面都得到了驗證。
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