在高頻逆變器中功率元件的利用率比較低,所以在中大功率高頻逆變器中采用多功率管和多變壓器架構的方式較多,也有許多網友采用多變壓器架構制作高頻逆變器的產品 。
多變壓器架構:1. 溫升低,磁芯表面積較大,散熱好;受最小匝數的限制銅鐵損設計可以更合理。 2. 熱均衡,功率管和變壓器均勻分布,熱源分散。
一、推挽初級并聯次級串聯多變壓器架構
PWM推挽空載驅動波形
PWM推挽滿載驅動波形
PFM推挽空載驅動波形
PFM推挽滿載驅動波形
設計要點:推挽初級并聯次級串聯多變壓器架構目前應用比較多,具有電路簡單,成本低……等特點,每個變壓器輸出1/2(1/n)的功率和電壓,使得變壓器的初級繞組所需的截面積減小,次級繞組的匝數也減少,變壓器的繞制相對更容易,而且每組功率管均流較好;但同樣有偏磁的可能,所以對多變壓器的走線有著更高的要求,布局需要考慮對稱性。
二、全橋初級并聯次級串聯多變壓器架構
PWM全橋空載驅動波形
PWM全橋滿載驅動波形
PFM全橋空載驅動波形
PFM全橋滿載驅動波形
全橋初級并聯次級串聯多變壓器架構每個輸 出同樣是1/2(1/n)的功率和電壓,功率管的電壓應力相對較低,功率管也能得到較好的均流; 但由于電路較復雜,成本較高,實際應用較少。 部分特殊場合采用變壓器初級直接并聯方式,但這樣雖然降低了成本,但要實現功率管較好的均流比較困難,而且需要考慮變壓器的一致性。
三、推挽交錯并聯多變壓器架構
PWM推挽交錯空載驅動波形
PWM推挽交錯滿載驅動波形
PFM推挽交錯空載驅動波形
PFM推挽交錯滿載驅動波形
推挽交錯設計要點:推挽交錯多變壓器架構的每個變壓器輸出1/2 (1/n)的功率,但所輸出的電壓不變,輸入和輸 出端功率管的電流大幅減小,同時每組功率管都 可以實現自動均流,可以采用N+1多相交錯的方式 實現更大功率;但控制電路相對較復雜些,需要 給每個單元同步交錯控制,同時還需要做好缺相保護控制。
四、全橋交錯并聯多變壓器架構
PWM全橋交錯空載驅動波形
PWM全橋交錯滿載驅動波形
PFM全橋交錯空載驅動波形
PFM全橋交錯滿載驅動波形
全橋交錯并聯設計要點
全橋交錯并聯多變壓器架構同樣是每個變壓器 輸出1/2(1/n)的功率,同時也能實現功率管的自動均流和N+1擴展功率,功率開關管的電壓應力更低,多用于輸入電壓較高的場合(48V以上),但控制電路復雜,成本也較高。
PWM和PFM在逆變器上的應用
目前PWM控制方式在逆變器的應用上較多,相 關的成熟控制方案也很多,方案成本較低,EMI相 對較低;而PFM模式的控制方案較少,其優點在于平均效率高、靜態功耗低、響應速度快……。逆變器上采用PFM控制方式可以很好的實現恒功率模式輸出,對于感性負載是比較好的解決方案,在大功率直流焊機上也得到了廣泛的應用。
前級交錯控制在逆變器上的意義
高頻逆變器前級交錯控制在逆變器上的主要優勢在于可以方便的利用N+1方式實現更大功率,由于高頻逆變器后級的H橋變流器使得工作時的低頻紋波較大,所有前級交錯控制降低高頻紋波的意義不大。