理想/非理想buck变换器是个啥?何为谐振变换器


原标题:理想/非理想buck变换器是个啥?何为谐振变换器
1. 理想BUCK变换器
理想BUCK变换器是理论模型,假设所有元件无损耗且完全理想,具体特点如下:
元件特性:
开关器件(如MOSFET)无导通电阻和开关损耗。
二极管无正向压降和反向恢复损耗。
电感和电容无寄生电阻。
效率:理论上效率为100%,输出电压严格等于输入电压与占空比的乘积( )。
作用:用于分析BUCK变换器的基本原理和工作特性,如降压功能、占空比控制关系等。
2. 非理想BUCK变换器
非理想BUCK变换器考虑实际元件的寄生参数和损耗,具体特点如下:
元件特性:
开关器件存在导通电阻( )和开关损耗。
二极管有正向压降( )和反向恢复电流。
电感和电容具有等效串联电阻(ESR)。
效率:实际效率低于理想值,损耗主要来自开关损耗、导通损耗和电容ESR损耗。
等效电路:需将寄生参数折算到电感支路中,建立包含等效电阻和压降的模型。
作用:用于实际电路设计和性能评估,需通过优化元件选择和电路设计来提高效率。
谐振变换器
1. 基本概念
谐振变换器利用谐振电路实现高效能量转换,核心原理如下:
谐振现象:通过电感(L)和电容(C)在特定频率下谐振,产生正弦波或近似正弦波的电流/电压。
软开关技术:开关器件在零电压(ZVS)或零电流(ZCS)条件下开通/关断,显著降低开关损耗。
2. 工作原理
谐振网络:包含有源(如开关)和无源元件(L、C),通过控制开关频率维持谐振状态。
频率调节:
当开关频率等于谐振频率时,谐振回路阻抗最小,电流最大,输出电压最高。
偏离谐振频率时,阻抗增大,输出电压降低。
能量传递:谐振过程中,电感和电容交替储能和释放能量,实现高效转换。
3. 典型类型
串联谐振变换器(SRC):负载与谐振电容串联,适用于轻载效率优化。
并联谐振变换器(PRC):负载与谐振电容并联,适用于高输入电压应用。
串并联谐振变换器(SPRC):结合SRC和PRC特性,适用于宽负载范围。
LLC谐振变换器:包含两个电感和一个电容,具有高效率、高功率密度和低EMI特性。
4. 优势与应用
优势:高频、高效率、高功率密度、低谐波含量。
应用:数据中心电源、通信设备、电动车充电器、太阳能逆变器等。
总结
理想与非理想BUCK变换器:理想模型用于理论分析,非理想模型考虑实际损耗,用于电路设计。
谐振变换器:通过谐振实现软开关,提高效率,适用于高频、高效、低EMI的电源应用。
责任编辑:David
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