在高頻逆變器中功率元件的利用率比較低,所以在中大功率高頻逆變器中采用多功率管和多變壓器架構(gòu)的方式較多,也有許多網(wǎng)友采用多變壓器架構(gòu)制作高頻逆變器的產(chǎn)品 。
多變壓器架構(gòu):1. 溫升低,磁芯表面積較大,散熱好;受最小匝數(shù)的限制銅鐵損設(shè)計(jì)可以更合理。 2. 熱均衡,功率管和變壓器均勻分布,熱源分散。
一、推挽初級(jí)并聯(lián)次級(jí)串聯(lián)多變壓器架構(gòu)
PWM推挽空載驅(qū)動(dòng)波形
PWM推挽滿載驅(qū)動(dòng)波形
PFM推挽空載驅(qū)動(dòng)波形
PFM推挽滿載驅(qū)動(dòng)波形
設(shè)計(jì)要點(diǎn):推挽初級(jí)并聯(lián)次級(jí)串聯(lián)多變壓器架構(gòu)目前應(yīng)用比較多,具有電路簡(jiǎn)單,成本低……等特點(diǎn),每個(gè)變壓器輸出1/2(1/n)的功率和電壓,使得變壓器的初級(jí)繞組所需的截面積減小,次級(jí)繞組的匝數(shù)也減少,變壓器的繞制相對(duì)更容易,而且每組功率管均流較好;但同樣有偏磁的可能,所以對(duì)多變壓器的走線有著更高的要求,布局需要考慮對(duì)稱性。
二、全橋初級(jí)并聯(lián)次級(jí)串聯(lián)多變壓器架構(gòu)
PWM全橋空載驅(qū)動(dòng)波形
PWM全橋滿載驅(qū)動(dòng)波形
PFM全橋空載驅(qū)動(dòng)波形
PFM全橋滿載驅(qū)動(dòng)波形
全橋初級(jí)并聯(lián)次級(jí)串聯(lián)多變壓器架構(gòu)每個(gè)輸 出同樣是1/2(1/n)的功率和電壓,功率管的電壓應(yīng)力相對(duì)較低,功率管也能得到較好的均流; 但由于電路較復(fù)雜,成本較高,實(shí)際應(yīng)用較少。 部分特殊場(chǎng)合采用變壓器初級(jí)直接并聯(lián)方式,但這樣雖然降低了成本,但要實(shí)現(xiàn)功率管較好的均流比較困難,而且需要考慮變壓器的一致性。
三、推挽交錯(cuò)并聯(lián)多變壓器架構(gòu)
PWM推挽交錯(cuò)空載驅(qū)動(dòng)波形
PWM推挽交錯(cuò)滿載驅(qū)動(dòng)波形
PFM推挽交錯(cuò)空載驅(qū)動(dòng)波形
PFM推挽交錯(cuò)滿載驅(qū)動(dòng)波形
推挽交錯(cuò)設(shè)計(jì)要點(diǎn):推挽交錯(cuò)多變壓器架構(gòu)的每個(gè)變壓器輸出1/2 (1/n)的功率,但所輸出的電壓不變,輸入和輸 出端功率管的電流大幅減小,同時(shí)每組功率管都 可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流,可以采用N+1多相交錯(cuò)的方式 實(shí)現(xiàn)更大功率;但控制電路相對(duì)較復(fù)雜些,需要 給每個(gè)單元同步交錯(cuò)控制,同時(shí)還需要做好缺相保護(hù)控制。
四、全橋交錯(cuò)并聯(lián)多變壓器架構(gòu)
PWM全橋交錯(cuò)空載驅(qū)動(dòng)波形
PWM全橋交錯(cuò)滿載驅(qū)動(dòng)波形
PFM全橋交錯(cuò)空載驅(qū)動(dòng)波形
PFM全橋交錯(cuò)滿載驅(qū)動(dòng)波形
全橋交錯(cuò)并聯(lián)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
全橋交錯(cuò)并聯(lián)多變壓器架構(gòu)同樣是每個(gè)變壓器 輸出1/2(1/n)的功率,同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)功率管的自動(dòng)均流和N+1擴(kuò)展功率,功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力更低,多用于輸入電壓較高的場(chǎng)合(48V以上),但控制電路復(fù)雜,成本也較高。
PWM和PFM在逆變器上的應(yīng)用
目前PWM控制方式在逆變器的應(yīng)用上較多,相 關(guān)的成熟控制方案也很多,方案成本較低,EMI相 對(duì)較低;而PFM模式的控制方案較少,其優(yōu)點(diǎn)在于平均效率高、靜態(tài)功耗低、響應(yīng)速度快……。逆變器上采用PFM控制方式可以很好的實(shí)現(xiàn)恒功率模式輸出,對(duì)于感性負(fù)載是比較好的解決方案,在大功率直流焊機(jī)上也得到了廣泛的應(yīng)用。
前級(jí)交錯(cuò)控制在逆變器上的意義
高頻逆變器前級(jí)交錯(cuò)控制在逆變器上的主要優(yōu)勢(shì)在于可以方便的利用N+1方式實(shí)現(xiàn)更大功率,由于高頻逆變器后級(jí)的H橋變流器使得工作時(shí)的低頻紋波較大,所有前級(jí)交錯(cuò)控制降低高頻紋波的意義不大。