激光電源中的串聯(lián)諧振變換器的分析

本公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振設(shè)備在行業(yè)內(nèi)好評，以打造優(yōu)質(zhì)的“串聯(lián)諧振“高壓設(shè)備供應(yīng)商而努力。  諧振電路是諧振變換器的基本單元. 諧振變 換器分為串聯(lián)諧振型變換器和并聯(lián)諧振型變換器 兩大類. 本文只討論在激光電源中應(yīng)用的串聯(lián)諧 振型變換器的基本原理及其電路的分析. 串聯(lián)諧 振型變換器是一種 DCDC( 直流直流) 變換器, 可 采用單管、半橋、全橋等方式. 它具有開關(guān)的正弦 電流, 開關(guān)管隨著集電極電流過零而停止導(dǎo)通, 大 大降低了關(guān)斷損耗, 特別是大功率電源應(yīng)用 IG BT 模塊作為開關(guān)管時, 大大簡化了電路的關(guān)斷問題.

  串聯(lián)諧振充電電路的工作原理

  串聯(lián)諧振型 DCDC( 直流直流) 變換器在激 光電源中應(yīng)用的電路原理圖如圖 1 所示.

  電路由分壓電容 C 1, C2、諧振電容 C、諧振 電感 L ; 功率開關(guān)元件 S 1、S 2; 快速反向恢復(fù)二極 管 D 1, D 2; 高頻隔離升壓變壓器 T 和高頻全橋整 流電路 D 組成, 為電容 C3 充電. 假設(shè)電容 C1 = C 2, 且比諧振電容 C 大的多, 則電路在開關(guān) S 1 或 S 2 合上時, 串聯(lián)諧振等效電路如圖 2 所示.

  根據(jù)RLC電路的過渡過程,當(dāng)滿足 R < 2√ L/ C 時, 產(chǎn)生具有阻尼振蕩特性的波形. 假設(shè)各種元件為理想元件, R = 0,則 w0 = 1√ L C , f 0 = 1/ 2π √LC , 式中w0 為LC 串聯(lián)諧振電路的固有角 頻率,f0為 LC 串聯(lián)諧振電路的固有頻率. 參數(shù)L 和C 的選擇是該串聯(lián)諧振充電電路的 關(guān)鍵所在. 在實際設(shè)計中,根據(jù)整體設(shè)計的功能和性能指標(biāo)(如所要求的充電重復(fù)頻率) 來選擇高 頻功率開關(guān)元件 S 1、S 2. 可選功率場效應(yīng)晶體管 VM OS、可控硅 SCR 或絕緣柵雙極性晶體管IGBT , 這樣即可確定開關(guān)管的工作頻率fS的范 圍.而對于半橋式變換,諧振頻率f0為開關(guān)管的 通斷頻率 f S 的二倍.再由充電電路所要求的功率 指標(biāo),利用公式 P 0 = 1 /2 C V2f S 即可以確定諧振電容C的值。

  本文介紹了 LC 串聯(lián)諧振變換器的結(jié)構(gòu)、原理和諧振電感 L、諧振電容 C、工作頻率 f0 等參數(shù) 的選擇. 由于LC串聯(lián)諧振變換器作為充電電路具有恒流源充電效率高的特點, 已廣泛應(yīng)用在激光電源充電電路中。