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Word圖騰柱TCM的工作過程分析

圖1兩相TCM圖騰柱拓?fù)鋱D

上圖1為一個(gè)典型的兩單元TCM控制的圖騰(PFC)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。Qsr1和Qsr2為工頻整流的開關(guān)管,也可以為(二極管),他們構(gòu)成的橋臂,之間的連接點(diǎn)連在輸入(電源)的一端,橋臂兩端連接母線(電容)。Q1~Q4為4個(gè)開關(guān)管,Q1,Q2為一個(gè)橋臂,它們之間的連接點(diǎn)連接到一個(gè)濾波電感L1,Q3,Q4為另一個(gè)橋臂,它們之間的連接點(diǎn)連接到另一個(gè)濾波電感L2,同時(shí)兩個(gè)濾波電感的另一端都連接到輸入電源。兩個(gè)開關(guān)管的橋臂的兩端連在母線電容的兩端。其中兩個(gè)橋臂開關(guān)管,上下互補(bǔ),左右互差180度,這樣就構(gòu)成了交錯(cuò)并聯(lián)的兩個(gè)圖騰柱模塊。

圖2單個(gè)圖騰柱單元的工作波形圖

為簡(jiǎn)化分析過程,以交流輸入的正半周為例分析,此時(shí)的工頻整流管Qsr1一直處于關(guān)斷狀態(tài),而Qsr2一直處于開通狀態(tài)。其中,由高頻功率管Q1、Q2和電感L1構(gòu)成的單個(gè)圖騰柱的(電流)波形如圖2所示。

在單個(gè)開關(guān)周期內(nèi),大致分五個(gè)工作狀態(tài):

t0~t1

t0~t1之間:在死區(qū)時(shí)間內(nèi),主功率Q2和同步整流管Q1都沒有開通。但主功率管Q2體二極管導(dǎo)通,它與電感L1和工頻整流管Qsr2構(gòu)成電流回路,對(duì)電感L1放電,L1釋放能量。此時(shí)電感L1的負(fù)向電流幅度逐漸減少。

t1~t2

t1~t2之間:主功率管Q2導(dǎo)通,電流從主功率管Q2的體二極管轉(zhuǎn)移到主功率管,此時(shí)的電流回路由主功率管Q2、電感L1和工頻整流管Qsr2構(gòu)成。由于主功率管Q2的開通時(shí)的電壓只有二極管的管壓降,因此是一個(gè)零電壓的開通過程(ZVS)。電感L1的負(fù)向電流幅度逐漸減少到零,并轉(zhuǎn)為正向電流,且正向電流逐漸變大。此過程電感L1先釋放少量負(fù)向電流所存儲(chǔ)的能量,然后通過正向電流增大逐漸充電來儲(chǔ)存能量。

t2~t3

t2~t3之間:在死區(qū)時(shí)間內(nèi),主功率管Q2和同步整流管Q1都沒有開通,但同步整流管Q1的體二極管續(xù)流導(dǎo)通,它與電感輸出電容Cpfc、工頻整流管Qsr2和電感L1構(gòu)成回路。此時(shí)電感L1放電,L1的正向電流逐漸減少,給輸出電容Cpfc充電。

t3~t4

t3~t4之間:主功率管Q2關(guān)斷,同步整流管Q1開通。此時(shí)的電流回路由同步整流管Q1、輸出電容Cpfc、工頻整流管Qsr2和電感L1構(gòu)成。此時(shí)電感L1的正向電流逐漸減少到零,并將儲(chǔ)存的能量釋放出來,給輸出電容Cpfc充電。

t4~t5

t4~t5之間:功率管Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)與上一過程一致。此時(shí)的電流回路仍然由同步整流管Q1、輸出電容Cpfc、工頻整流管Qsr2和電感L1構(gòu)成。但由于同步整流管Q1繼續(xù)導(dǎo)通,使得電感電流的方向由正向轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)向,且負(fù)向電流幅度逐漸變大。此時(shí)電感L1是負(fù)向電流的方式充電,儲(chǔ)存能量,并為下一個(gè)周期主功率管Q2的ZVS做準(zhǔn)備。

同樣的工作方式的兩個(gè)相位相差180度的圖騰柱模塊交錯(cuò)并聯(lián)的波形如圖3所示。為了達(dá)到較小的交錯(cuò)電流值,兩個(gè)圖騰柱單元的電流波形的相位差應(yīng)該相差半個(gè)周期。也就是功率管Q4的驅(qū)動(dòng)波形比Q2超前或滯后半個(gè)開關(guān)周期,同時(shí)功率管Q3的驅(qū)動(dòng)波形比Q1超前或滯后半個(gè)開關(guān)周期,從而得到電感L2的電流波形超前或之后L1的電流波形,這樣可以得到比較理

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