全桥谐振电流源的分析与设计

全桥谐振电流源的分析与设计：为提高频率、减少开关损耗覆EMI，谐振变换器得到了广泛的压用。本文分析了感性负载下垒桥逆变电流源的各个工作模式，重点分析了谐振等效电路，并进行了相应的仿真。根据谐振理论分析及参数选择，设计了一种新型的全桥逆变电流源，该电流源具有输出正弦波形良好，谐振器件电压、电流应力适当厦负载范围宽等特点、仿真和实验结果验证了理论分析。

关键词：交流电流源；全桥逆变；谐振；开关应力

O 引言

　　高频变换能有效地减小功率变换器的体积、重量。但也带来了高的开关应力、高频变压器漏感引起的电压尖峰、电磁干扰(EMI)、高频开关损耗、效率低等问题．而谐振变换具有工作频率高、开关损耗小、效率高、重量轻、体积小、EMI小、开关应力低等特点，因此近来得到广泛的研究。

　　谐振变换器有串联和并联两种基本类型。串联谐振变换器具有能隔断直流分量、避免变压器饱和以及轻载效率高，适合高压小电流输出等特点。并联谐振变换器负载可开路、对电容脉动电流要求小以及适合低压大电流输出等特点。根据电流源电路的特点，选择并联谐振方式，并进一步设计成两级I/C谐振网络。

　　本文第一部分分析感性负载下电流源的各个工作模式，第二部分是对并联谐振方式的理论分析、仿真研究及实验结果，第三部分是由并联谐振改进的两级I/C谐振网络的设计．为便于分析，在电流源工作模式分析中不加进谐振网络。

l 电流源的工作模式

　　主电路是由一级Buck电路加全桥逆变电路组成的，如图l所示。Buck电路通过输出大电感产生近似恒定的恒流源，再通过全桥逆变变成方波电流源，作为二次侧电源的供电电源。

　　假没开关器件是理想器件，电感和电容均为无损耗的储能元件，线路其它损耗可忽略，电感电流“纹波很小，在分析其它电流波形时可认为恒值。对于感性负载，其工作状态分为8个阶段，主要工作波形如图2所示。各阶段的等效电路如图3所示。

　　1)阶段l[t0-t1] t0时刻，因负载电流相对于参考方向为负，开关管S2及S5内寄生二极管导通给负载电流续流，D1及S1导通给电感电流续流。

　　2)阶段2[t1-t2]负载电流换向，开关管S2及S5零电压开通，t2时刻，iD1=0，二极管D1零电流关断。

　　3)阶段3[t2-t3]电压下降为零，Buck电感L与负载电感串联，负载电流基本保持不变。

　　4)阶段4[t3-t4]时刻，S1关断，电感电流通过二极管D2、开关管S2及S5导通，负载电流基本保持不变。