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【風采匯】ZVS感應加熱/拉弧
閱讀: 2075 |  回復: 6 樓層直達

2019/10/07 21:33:26
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f2441093019
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士兵

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QQ截圖20160321155901   【風采匯】參與有獎!獲獎作品分享大賽



ZVS電路

簡介:

零電壓開關(ZVS)/零電流開關(ZCS)技術,或稱軟開關技術,小功率軟開關電源效率可提高到80%~85%。(摘自 百度百科)

PWM開關電源按硬開關模式工作(/關過程中電壓下降/上升和電流上升/下降波形有交疊),因而開關損耗大。高頻化雖可以縮小體積重量,但開關損耗卻更大了。為此,必須研究開關電壓/電流波形不交疊的技術,即所謂零電壓開關(ZVS)/零電流開關(ZCS)技術,或稱軟開關技術,小功率軟開關電源效率可提高到80%~85%20世紀70年代諧振開關電源奠定了軟開關技術的基礎。隨后新的軟開關技術不斷涌現,如準諧振(20世紀80年代中)全橋移相ZVS-PWM,恒頻ZVS-PWM/ZCS-PWM(上世紀80年代末)ZVS-PWM有源嵌位;ZVT-PWM/ZCT-PWM(20世紀90年代初)全橋移相ZV-ZCS-PWM(20世紀90年代中)等。我國已將最新軟開關技術應用于6kW通信電源中,效率達98%。(摘自 百度百科)

方案設計:

1. 上電瞬間,電源電壓流經R1R2,經過ZD1ZD2穩壓二極管鉗位在12V后分別送入MOS1MOS2GS極,因此兩個MOS管同時開通。

  2. 因為元件參數的離散性(例如:MOSGS鉗位電壓的離散性、MOS管本身跨導參數的離散性、變壓器初級繞組不嚴格對稱、走線長度差異等),導致兩管DS電流在上電瞬間就不相同。假設下方的MOSMOS2流過的電流稍大。即IL3IL2。因為L2L3是在同一磁芯上繞制,本身存在磁耦合,所以,對磁芯的勵磁電流為IL2IL3之和。之前提到IL3IL2,而且從抽頭看去,IL2IL3的電流方向相反,所以對磁芯的勵磁電流為Ip1=IL3-IL2。這樣就可以等效為僅有L3線圈產生勵磁作用(有一部分抵消掉L2的勵磁)。明白這點以后,繼續往下分析。

  3. 見圖1,在上電瞬間,L2L3中的等效勵磁電流Ip1用紅色線條表示,因為具有相同的磁路,Ip1將在L2上產生一個互感電流,圖中用藍色線條表示,L2+L3C1構成并聯諧振,這個互感電流的方向同IL2相反,如此正反饋造成的結果是IL2越來越小,最終可單純看做只有L3參與勵磁。

  4. 與此同時,B點電壓升高,D1截止,C點電壓保持12VMOS2繼續保持開通。因為MOS2開通時VDS很小,A點近似接地,D2導通,將D點電位強行拉低至0.7V左右,MOS1失去VGS而截止。

  5. 隨著時間推移,L3對磁芯的勵磁最終達到磁飽和,大家注意,此時藍色線條的電流因磁芯飽和失去互感剛好減到0MOS1DS上電壓為零。而L3失去電感量而近似于一個僅幾mΩ的純電阻,瞬間大電流全部疊加在MOS2的導通電阻Ron上,使A點電位瞬間升高,D2截止,D點電位恢復至12VMOS1獲得VGS而導通(在VDS=0的情況下導通,故稱ZVS)。繼而B點近似接地,C點電壓降到0.7VMOS2截止,MOS1保持導通。當L2勵磁達到飽和時電路狀態再次發生翻轉,重復第4過程。

  6. 整個過程中,翻轉的時間由諧振電容C1的容量和L2+L3共同決定,因為有C1構成諧振,初級電壓波形呈完美正弦波,諧波分量大大減小,漏感的影響不復存在,因此變比等于匝比。L1為扼流電感,利用電感電流的不可突變特性,保證磁飽和瞬間MOS管的DS極不會流過巨大浪涌而損壞。這也是為什么不接此電感或者感量太小時,電路空載電流會增大,而且MOS管發熱嚴重的原因。

  因為利用了磁飽和原理,所以在磁芯工作在滯回線13象限的飽和臨界點之間,磁芯的儲能作用得以最大發揮,傳遞功率相當大。

  zvs升壓電路圖制作:

  zvs原裝電路圖

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實物電子元件連接圖

  4節鋰電池為14.8V,電流以最大1C的放電率來算為2.6A,功率理論可以做到38.48W(不包括損耗)。變壓器按照14230來繞,不過不能帶動某些負載如電動機等等,開關電源可以。

  注意穩壓管一定要加,防止GE擊穿。二極管用400V以上的,還有那個諧振電容一定要有好的,如安規系列,用普通滌綸的會燒爆。

  快恢復二極管一般用FR107

  電容器不用太貴的,用普通的電磁爐0.3uF電容兩個并聯就行了。

  UF4007FR307快得多,那個管子電流要求不是那么高。

  注意。這個逆變器輸出是高頻正弦波交流電。電動機無法運作。凡是用傳統鐵芯變壓器的也一概不好使。日光燈如果用電子鎮流器。請把里面的整流用4007FR107.節能燈同理。或者在外面用快恢復整流以后直接送進鎮流器/節能燈。

  開關電源。考慮到內部整流管的能力,也不一定可以。能行的話給開關電源換快恢復。或者干脆外部整流以后送進去。

  想要帶動電動機之類的需要50hz正弦波逆變器,那個就很很很復雜了。

  至于變壓器。拆個高壓包,在磁芯上面自己繞。初級多股線并繞6圈中間抽頭也就是3+3.次級60左右[這個變壓器參數12V輸入標準。輸入電壓有變請自行計算。]。電容用安規電容。但是功率稍大就發熱。可以考慮用電磁爐。

  注意初級不能開路,會燒管子的,在一個就是多準備些穩壓管和快恢復,如果電容不好的話 擊穿后容易燒穩壓管和快恢復。

2019/10/09 09:52:32
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電源網-璐璐
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LV10
司令
期待更新哈~
2019/10/09 12:30:48
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f2441093019
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士兵

視頻1(感應加熱): https://pan.baidu.com/s/1KbSFCC7xhp-7nwtjXwIqCA        可看見金屬小盒子內的松香在3秒內便開始沸騰

視頻2(放煙花):https://pan.baidu.com/s/1HMLma5e1HzWtl_6wquhx_w     變壓器兩端放置普通的跳線(此處用直插電阻上被用剩的線),可見金屬燃燒

電路的中所選定的電容對拉出電弧的長度有一定影響,上面兩個視頻用的是黃色的MKP,下面的電路中用的是電磁爐電容,可見弧長變長

視頻3(放更長的煙花):https://pan.baidu.com/s/11IYgmOtFSSgTIj0BlMNzEw   

視頻4(拉更長的電弧):https://pan.baidu.com/s/1nU3mH_funKGSx_KcOPVGzw

2019/10/09 12:33:50
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f2441093019
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士兵

視頻1(感應加熱): https://pan.baidu.com/s/1KbSFCC7xhp-7nwtjXwIqCA        可看見金屬小盒子內的松香在3秒內便開始沸騰

視頻2(放煙花):https://pan.baidu.com/s/1HMLma5e1HzWtl_6wquhx_w     變壓器兩端放置普通的跳線(此處用直插電阻上被用剩的線),可見金屬燃燒

電路的中所選定的電容對拉出電弧的長度有一定影響,上面兩個視頻用的是黃色的MKP,下面的電路中用的是電磁爐電容,可見弧長變長

視頻3(放更長的煙花):https://pan.baidu.com/s/11IYgmOtFSSgTIj0BlMNzEw   

視頻4(拉更長的電弧):https://pan.baidu.com/s/1nU3mH_funKGSx_KcOPVGzw

電路元器件以及電路圖已在上面放出

這是我的pcb走線(請不要在意大面積敷銅)

HA$_PK[E8FWK2GZ{8MXYB4A

2019/10/16 09:38:49
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添一代孕abc
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士兵
比較密集
2019/10/11 20:47:37
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星空閃耀
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排長
學習了,謝謝
2019/11/05 17:57:34
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QC過河記
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士兵
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