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寄生电容对串联谐振电容器充电电源特性的影响

寄生电容对串联谐振电容器充电电源特性的影响

点击数:7491 次   录入时间:03-04 11:52:16   整理:http://www.55dianzi.com   电子技术

    电路工作在该情况的临界条件应满足

    

    由式(22)和(23)可解得

    

    因此,满足情况1 的条件是Vo<Vin/(1+ k)。

    电路稳态工作时有

    

    平均充电电流为

    

    当输出电容电压为零(即输出短路)时,该谐振电路与串联谐振电路工作在输出短路时完全相同,其谐振电流为大小为

    

    从上面的分析可以看出,V1N 是一个超越方程,解出V1N 是相当困难的,有必要研究其充电规律,找出较为理想的设计方法。

    由式(2)~(25)可以看出,V 1N+1 只与谐振电容的比值有关,与谐振电容本身大小和谐振电感大小无关,因而V1N、V1N’、Z1IN’’均为Vin、V和k 的函数。

    故由式(24)和(27)可得如下结论:

    (1)工作在该情况下的条件是Vo<Vin/(k+1);

    (2)与谐振电容本身大小和谐振电感大小无关,只与谐振电容的比值有关,且为Vo/Vin 和k 的函数;当k 一定时,为Vo/Vin 的函数。

    情况2:充电电流在正谐振半个周期内存在,在负谐振周期内充电电流为零,则有如下3 种工作模式。

    模式1: Q1、Q导通,v2(t0)<Vo,整流二极管均截止,谐振电流i>0,充电电流io=0,等效电路如图4(a)所示。

    模式2:当v2(t1)=V时,整流二极管D5、D7 导通,io=i,其等效电路如图4(b)所示。

    模式3:当谐振电流i(t2)<0 时,续流二极管D1、D导通,整流二极管截止,io=0,等效电路如图4(a)所示。

    仿情况1 分析,可得如下结论:

    (1)工作在该情况下的条件是Vin /(k+1) <Vo<2Vin/(k+1);

    (2)是k 和Vo/Vin 的函数,与谐振参数本身大小无关。

    情况3:充电电流在正负谐振半个周期均为零,则有如下两种工作模式

    模式1:Q1、Q导通,v1(t0)=V1N,v2(t0)=V2N<Vo,其等效工作电路如图5 所示。
  
    模式2:当i(t1)=0 时,进入该模式,半个谐振周期后结束,等效电路如图5 所示。

    仿情况1 分析,可得如下结论:

    工作在该情况下的条件是Vo>2Vin/(k+1),充电电流为零。

    根据上面3 种情况得分析,可得到串并联谐振CCPS 具有如下性质:

    (1)k 一定时,随Vo/Vin 的变化关系相同;

    (2)充电电压最高可达到2Vin/(k+1) 。

    根据上面的性质,通过仿真可以得到不同k 值情况下的 随Vo/Vin 的变化曲线,如图6 所示,该图可用于谐振参数设计和调试。曲线从上到下k值依次为:0;0.02;0.05;0.1;0.2;0.3;0.4;0.5;0.6;0.7;0.8;0.9;1.0;2.0;3.0;4.0;6.0;8.0;19.0。

    由图6 可得如下结论:

    (1)开环控制的串并联谐振CCPS,其充电电流随着输出电压的升高而减小,平均充电电流不恒定;

    (2)Vo/Vin 相同时,随着k 变大,其越小,要提高高电压时的充电电流,就必需减小k 值;

    (3)k 相同时,[IMG]/uploadpic/THESIS/2008/2/2008022916273426245D.jpg[/IMG随Vo/Vin 的增大而减小;

    (4)最高输出电压为2Vin/(k+1),当k>1 时,输出电压不能达到输入电压。

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