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特斯拉線(xiàn)圈ZVS驅(qū)動(dòng)電路原理

作者: 時(shí)間:2015-07-03 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  本文將介紹的ZVS驅(qū)動(dòng)器是-一種功率大、高效而且非常簡(jiǎn)單的振蕩器。它通常被用于產(chǎn)生高頻正弦波的場(chǎng)合比如冷陰極LCD燈箱驅(qū)動(dòng)器或者其他用途。這里有一個(gè)簡(jiǎn)化版的ZVS。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/276782.htm

  

圖片5.png

 

  當(dāng)電源電壓作用于V+,電流開(kāi)始同時(shí)通過(guò)兩側(cè)的初級(jí)并施加到MOS的漏極(D)上。電壓會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在MOS的門(mén)極(G)上并開(kāi)始將MOS開(kāi)啟。因?yàn)闆](méi)有任何兩個(gè)元件是完全一樣的,一個(gè)MOS比另一個(gè)開(kāi)的快一些,更多的電流將流過(guò)這個(gè)MOS。通過(guò)導(dǎo)通側(cè)初級(jí)繞組的電流將另一側(cè)MOS的門(mén)極電壓拉低并開(kāi)始關(guān)斷它。圖中電容和初級(jí)的電感發(fā)生LC諧振并使電壓按正弦規(guī)律變化。如果沒(méi)有這個(gè)電容,通過(guò)MOS的電流會(huì)一直增大,直到變壓器飽和+MOS發(fā)生核爆炸......

  假設(shè)Q1首先開(kāi)啟。當(dāng)Z點(diǎn)電壓跟著LC諧振的半個(gè)周期上升到峰值再回掉時(shí),Y點(diǎn)電壓會(huì)接近0。隨著Z點(diǎn)電壓下降到0,Q1的門(mén)極(G)電壓消失,Q1關(guān)閉。同時(shí)Q2開(kāi)啟,此時(shí)Y點(diǎn)電壓開(kāi)始上升。Q2的導(dǎo)通把Z點(diǎn)電壓拉低到接近地,這可以確保Q1完全關(guān)斷。Q2完成LC振蕩的半周后會(huì)重復(fù)同樣的過(guò)程,此振蕩器繼續(xù)循環(huán)工作。為了防止本電路從電源拉取巨大的峰值電流而損壞,增加了L1在變壓器抽頭處和V+之間作為緩沖。LC阻抗限制著實(shí)際的電流(L1只是減少峰值電流,因?yàn)殡姼杏欣m(xù)流作用吧)。

  如果你眼夠尖,會(huì)發(fā)現(xiàn)此振蕩器是一個(gè)零電壓開(kāi)關(guān)電路(zero-voltage switching ZVS),這意味著MOS將在其兩端電壓為零時(shí)關(guān)斷。這對(duì)MOS有好處,因?yàn)樗试SMOS在承受應(yīng)力比較低的時(shí)候進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作,這意味著不再需要像硬開(kāi)關(guān)變換器那樣的巨大散熱器,甚至當(dāng)功率大到1KW時(shí)都可以這樣!(我覺(jué)得懸......畢竟MOS有導(dǎo)通電阻......誰(shuí)的ZVS能上1KW?!反正我沒(méi)見(jiàn)過(guò).....)

  ZVS的振蕩頻率將由變壓器初級(jí)的電感和跨接在初級(jí)兩端的電容決定。可以用下列公式計(jì)算:

  f = 1/2 * π * √(L * C)

  f 頻率,單位Hz

  L 初級(jí)的電感,單位H(注意不是uH!1H=1000000uH!)

  C 諧振雕塑的容量,單位F(注意不是uF!1F=1000000uF)

  真實(shí)的MOS比較脆弱(汗= = 深有體會(huì)),如果門(mén)極(G)和源極(S)之間的電壓超過(guò)正負(fù)30V,MOS會(huì)損壞。為了防止這種事情發(fā)生,我們需要門(mén)極(G)的保護(hù)措施;只是簡(jiǎn)單地增加幾個(gè)額外的元件。如下圖。

   470歐電阻用來(lái)限制MOS門(mén)極(G)的電流,防止損壞。

   10K電阻用于確保MOS可靠關(guān)斷。

   穩(wěn)壓二極管將MOS的門(mén)極(G)的電壓限制在你選用的穩(wěn)壓二極管(12V、15V、18V)的擊穿電壓之內(nèi)。

   當(dāng)一側(cè)MOS導(dǎo)通時(shí),UF4007將另一側(cè)MOS的門(mén)極(G)電壓拉低

  值得注意的是,我們改用+V為MOS供電,使它們開(kāi)啟,并使用LC諧振部分通過(guò)快恢復(fù)二極管關(guān)斷它們。這提高了整體電路的性能。

  下面的實(shí)物圖很好理解,我希望你喜歡:

  因?yàn)長(zhǎng)C震蕩時(shí)的電壓比輸入電壓高,所以你需要確認(rèn)你的MOS可以承受這個(gè)電壓。一個(gè)比較好的選擇MOS方式,MOS的耐壓要為4倍輸入電壓以上,IRFP250和更好的IRFP260很適合ZVS(我用IRF540也很好,但是輸入不要超過(guò)20V,IRFZ48、IRF3205等管耐壓過(guò)低不宜使用)。你需要為MOS添加散熱器,但是不用特大。記住在安裝散熱器時(shí)一定要加絕緣墊(TO247的IRFP250和IRFP260要加絕緣墊,TO220的IRF540除了絕緣墊還要加絕緣帽!),因?yàn)镸OS的散熱器不是和引腳不是電學(xué)絕緣的(散熱片和漏極是通的,我想但凡搞電子的都知道吧、)。那個(gè)諧振電容一定要用好的,MKP電容,云母電容,Mylar電容(這個(gè)不認(rèn)識(shí)、、、)是很好的選擇(電磁爐電容最佳~~),千萬(wàn)不要用電解電容,會(huì)核爆炸的(嘿嘿 每人這么2吧)。兩個(gè)初級(jí)繞組必須要同方向繞制,否則不工作。如果變壓器沒(méi)氣息,同樣不會(huì)工作。(這、、、)

  本文將介紹的ZVS驅(qū)動(dòng)器是-一種功率大、高效而且非常簡(jiǎn)單的振蕩器。它通常被用于產(chǎn)生高頻正弦波的場(chǎng)合比如冷陰極LCD燈箱驅(qū)動(dòng)器或者其他用途。這里有一個(gè)簡(jiǎn)化版的ZVS。

  當(dāng)電源電壓作用于V+,電流開(kāi)始同時(shí)通過(guò)兩側(cè)的初級(jí)并施加到MOS的漏極(D)上。電壓會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在MOS的門(mén)極(G)上并開(kāi)始將MOS開(kāi)啟。因?yàn)闆](méi)有任何兩個(gè)元件是完全一樣的,一個(gè)MOS比另一個(gè)開(kāi)的快一些,更多的電流將流過(guò)這個(gè)MOS。通過(guò)導(dǎo)通側(cè)初級(jí)繞組的電流將另一側(cè)MOS的門(mén)極電壓拉低并開(kāi)始關(guān)斷它。圖中電容和初級(jí)的電感發(fā)生LC諧振并使電壓按正弦規(guī)律變化。如果沒(méi)有這個(gè)電容,通過(guò)MOS的電流會(huì)一直增大,直到變壓器飽和+MOS發(fā)生核爆炸......

  假設(shè)Q1首先開(kāi)啟。當(dāng)Z點(diǎn)電壓跟著LC諧振的半個(gè)周期上升到峰值再回掉時(shí),Y點(diǎn)電壓會(huì)接近0。隨著Z點(diǎn)電壓下降到0,Q1的門(mén)極(G)電壓消失,Q1關(guān)閉。同時(shí)Q2開(kāi)啟,此時(shí)Y點(diǎn)電壓開(kāi)始上升。Q2的導(dǎo)通把Z點(diǎn)電壓拉低到接近地,這可以確保Q1完全關(guān)斷。Q2完成LC振蕩的半周后會(huì)重復(fù)同樣的過(guò)程,此振蕩器繼續(xù)循環(huán)工作。為了防止本電路從電源拉取巨大的峰值電流而損壞,增加了L1在變壓器抽頭處和V+之間作為緩沖。LC阻抗限制著實(shí)際的電流(L1只是減少峰值電流,因?yàn)殡姼杏欣m(xù)流作用吧)。

  如果你眼夠尖,會(huì)發(fā)現(xiàn)此振蕩器是一個(gè)零電壓開(kāi)關(guān)電路(zero-voltage switching ZVS),這意味著MOS將在其兩端電壓為零時(shí)關(guān)斷。這對(duì)MOS有好處,因?yàn)樗试SMOS在承受應(yīng)力比較低的時(shí)候進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作,這意味著不再需要像硬開(kāi)關(guān)變換器那樣的巨大散熱器,甚至當(dāng)功率大到1KW時(shí)都可以這樣!(我覺(jué)得懸......畢竟MOS有導(dǎo)通電阻......誰(shuí)的ZVS能上1KW?!反正我沒(méi)見(jiàn)過(guò).....)

  ZVS的振蕩頻率將由變壓器初級(jí)的電感和跨接在初級(jí)兩端的電容決定??梢杂孟铝泄接?jì)算:

  f = 1/2 * π * √(L * C)

  f 頻率,單位Hz

  L 初級(jí)的電感,單位H(注意不是uH!1H=1000000uH!)

  C 諧振雕塑的容量,單位F(注意不是uF!1F=1000000uF)

  真實(shí)的MOS比較脆弱(汗= = 深有體會(huì)),如果門(mén)極(G)和源極(S)之間的電壓超過(guò)正負(fù)30V,MOS會(huì)損壞。為了防止這種事情發(fā)生,我們需要門(mén)極(G)的保護(hù)措施;只是簡(jiǎn)單地增加幾個(gè)額外的元件。如下圖。

  

圖片4.png

 

   470歐電阻用來(lái)限制MOS門(mén)極(G)的電流,防止損壞。

   10K電阻用于確保MOS可靠關(guān)斷。

   穩(wěn)壓二極管將MOS的門(mén)極(G)的電壓限制在你選用的穩(wěn)壓二極管(12V、15V、18V)的擊穿電壓之內(nèi)。

   當(dāng)一側(cè)MOS導(dǎo)通時(shí),UF4007將另一側(cè)MOS的門(mén)極(G)電壓拉低

  值得注意的是,我們改用+V為MOS供電,使它們開(kāi)啟,并使用LC諧振部分通過(guò)快恢復(fù)二極管關(guān)斷它們。這提高了整體電路的性能。

  下面的實(shí)物圖很好理解,我希望你喜歡:

  

440120379.jpg-xiao.jpg

 

  因?yàn)長(zhǎng)C震蕩時(shí)的電壓比輸入電壓高,所以你需要確認(rèn)你的MOS可以承受這個(gè)電壓。一個(gè)比較好的選擇MOS方式,MOS的耐壓要為4倍輸入電壓以上,IRFP250和更好的IRFP260很適合ZVS(我用IRF540也很好,但是輸入不要超過(guò)20V,IRFZ48、IRF3205等管耐壓過(guò)低不宜使用)。你需要為MOS添加散熱器,但是不用特大。記住在安裝散熱器時(shí)一定要加絕緣墊(TO247的IRFP250和IRFP260要加絕緣墊,TO220的IRF540除了絕緣墊還要加絕緣帽!),因?yàn)镸OS的散熱器不是和引腳不是電學(xué)絕緣的(散熱片和漏極是通的,我想但凡搞電子的都知道吧、)。那個(gè)諧振電容一定要用好的,MKP電容,云母電容,Mylar電容(這個(gè)不認(rèn)識(shí)、、、)是很好的選擇(電磁爐電容最佳~~),千萬(wàn)不要用電解電容,會(huì)核爆炸的(嘿嘿 每人這么2吧)。兩個(gè)初級(jí)繞組必須要同方向繞制,否則不工作。如果變壓器沒(méi)氣息,同樣不會(huì)工作。(這、、、)

  

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