理想/非理想buck變換器是個啥?何為諧振變換器


原標題:理想/非理想buck變換器是個啥?何為諧振變換器
1. 理想BUCK變換器
理想BUCK變換器是理論模型,假設所有元件無損耗且完全理想,具體特點如下:
元件特性:
開關器件(如MOSFET)無導通電阻和開關損耗。
二極管無正向壓降和反向恢復損耗。
電感和電容無寄生電阻。
效率:理論上效率為100%,輸出電壓嚴格等于輸入電壓與占空比的乘積(Vout=D?Vin)。
作用:用于分析BUCK變換器的基本原理和工作特性,如降壓功能、占空比控制關系等。
2. 非理想BUCK變換器
非理想BUCK變換器考慮實際元件的寄生參數(shù)和損耗,具體特點如下:
元件特性:
開關器件存在導通電阻(RDS(on))和開關損耗。
二極管有正向壓降(VD)和反向恢復電流。
電感和電容具有等效串聯(lián)電阻(ESR)。
效率:實際效率低于理想值,損耗主要來自開關損耗、導通損耗和電容ESR損耗。
等效電路:需將寄生參數(shù)折算到電感支路中,建立包含等效電阻和壓降的模型。
作用:用于實際電路設計和性能評估,需通過優(yōu)化元件選擇和電路設計來提高效率。
諧振變換器
1. 基本概念
諧振變換器利用諧振電路實現(xiàn)高效能量轉換,核心原理如下:
諧振現(xiàn)象:通過電感(L)和電容(C)在特定頻率下諧振,產(chǎn)生正弦波或近似正弦波的電流/電壓。
軟開關技術:開關器件在零電壓(ZVS)或零電流(ZCS)條件下開通/關斷,顯著降低開關損耗。
2. 工作原理
諧振網(wǎng)絡:包含有源(如開關)和無源元件(L、C),通過控制開關頻率維持諧振狀態(tài)。
頻率調(diào)節(jié):
當開關頻率等于諧振頻率時,諧振回路阻抗最小,電流最大,輸出電壓最高。
偏離諧振頻率時,阻抗增大,輸出電壓降低。
能量傳遞:諧振過程中,電感和電容交替儲能和釋放能量,實現(xiàn)高效轉換。
3. 典型類型
串聯(lián)諧振變換器(SRC):負載與諧振電容串聯(lián),適用于輕載效率優(yōu)化。
并聯(lián)諧振變換器(PRC):負載與諧振電容并聯(lián),適用于高輸入電壓應用。
串并聯(lián)諧振變換器(SPRC):結合SRC和PRC特性,適用于寬負載范圍。
LLC諧振變換器:包含兩個電感和一個電容,具有高效率、高功率密度和低EMI特性。
4. 優(yōu)勢與應用
優(yōu)勢:高頻、高效率、高功率密度、低諧波含量。
應用:數(shù)據(jù)中心電源、通信設備、電動車充電器、太陽能逆變器等。
總結
理想與非理想BUCK變換器:理想模型用于理論分析,非理想模型考慮實際損耗,用于電路設計。
諧振變換器:通過諧振實現(xiàn)軟開關,提高效率,適用于高頻、高效、低EMI的電源應用。
責任編輯:David
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