全橋諧振電流源的分析與設計

全橋諧振電流源的分析與設計：為提高頻率、減少開關損耗覆EMI，諧振變換器得到了廣泛的壓用。本文分析了感性負載下壘橋逆變電流源的各個工作模式，重點分析了諧振等效電路，并進行了相應的仿真。根據諧振理論分析及參數選擇，設計了一種新型的全橋逆變電流源，該電流源具有輸出正弦波形良好，諧振器件電壓、電流應力適當廈負載范圍寬等特點、仿真和實驗結果驗證了理論分析。

關鍵詞：交流電流源；全橋逆變；諧振；開關應力

O 引言

　　高頻變換能有效地減小功率變換器的體積、重量。但也帶來了高的開關應力、高頻變壓器漏感引起的電壓尖峰、電磁干擾(EMI)、高頻開關損耗、效率低等問題．而諧振變換具有工作頻率高、開關損耗小、效率高、重量輕、體積小、EMI小、開關應力低等特點，因此近來得到廣泛的研究。

　　諧振變換器有串聯和并聯兩種基本類型。串聯諧振變換器具有能隔斷直流分量、避免變壓器飽和以及輕載效率高，適合高壓小電流輸出等特點。并聯諧振變換器負載可開路、對電容脈動電流要求小以及適合低壓大電流輸出等特點。根據電流源電路的特點，選擇并聯諧振方式，并進一步設計成兩級I/C諧振網絡。

　　本文第一部分分析感性負載下電流源的各個工作模式，第二部分是對并聯諧振方式的理論分析、仿真研究及實驗結果，第三部分是由并聯諧振改進的兩級I/C諧振網絡的設計．為便于分析，在電流源工作模式分析中不加進諧振網絡。

l 電流源的工作模式

　　主電路是由一級Buck電路加全橋逆變電路組成的，如圖l所示。Buck電路通過輸出大電感產生近似恒定的恒流源，再通過全橋逆變變成方波電流源，作為二次側電源的供電電源。

　　假沒開關器件是理想器件，電感和電容均為無損耗的儲能元件，線路其它損耗可忽略，電感電流“紋波很小，在分析其它電流波形時可認為恒值。對于感性負載，其工作狀態(tài)分為8個階段，主要工作波形如圖2所示。各階段的等效電路如圖3所示。

　　1)階段l[t0-t1] t0時刻，因負載電流相對于參考方向為負，開關管S2及S5內寄生二極管導通給負載電流續(xù)流，D1及S1導通給電感電流續(xù)流。

　　2)階段2[t1-t2]負載電流換向，開關管S2及S5零電壓開通，t2時刻，iD1=0，二極管D1零電流關斷。

　　3)階段3[t2-t3]電壓下降為零，Buck電感L與負載電感串聯，負載電流基本保持不變。

　　4)階段4[t3-t4]時刻，S1關斷，電感電流通過二極管D2、開關管S2及S5導通，負載電流基本保持不變。