《電子技術(shù)應(yīng)用》
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特斯拉線圈ZVS驅(qū)動(dòng)電路原理

2015-07-01
關(guān)鍵詞: ZVS 特斯拉線圈

  本文將介紹的ZVS驅(qū)動(dòng)器是-一種功率大,、高效而且非常簡(jiǎn)單的振蕩器,。它通常被用于產(chǎn)生高頻正弦波的場(chǎng)合比如冷陰極LCD燈箱驅(qū)動(dòng)器或者其他用途。這里有一個(gè)簡(jiǎn)化版的ZVS,。

圖片5.png

  當(dāng)電源電壓作用于V+,電流開始同時(shí)通過兩側(cè)的初級(jí)并施加到MOS的漏極(D)上,。電壓會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在MOS的門極(G)上并開始將MOS開啟,。因?yàn)闆]有任何兩個(gè)元件是完全一樣的,一個(gè)MOS比另一個(gè)開的快一些,,更多的電流將流過這個(gè)MOS,。通過導(dǎo)通側(cè)初級(jí)繞組的電流將另一側(cè)MOS的門極電壓拉低并開始關(guān)斷它。圖中電容和初級(jí)的電感發(fā)生LC諧振并使電壓按正弦規(guī)律變化,。如果沒有這個(gè)電容,,通過MOS的電流會(huì)一直增大,,直到變壓器飽和+MOS發(fā)生核爆炸......
  假設(shè)Q1首先開啟。當(dāng)Z點(diǎn)電壓跟著LC諧振的半個(gè)周期上升到峰值再回掉時(shí),,Y點(diǎn)電壓會(huì)接近0,。隨著Z點(diǎn)電壓下降到0,Q1的門極(G)電壓消失,,Q1關(guān)閉,。同時(shí)Q2開啟,此時(shí)Y點(diǎn)電壓開始上升,。Q2的導(dǎo)通把Z點(diǎn)電壓拉低到接近地,,這可以確保Q1完全關(guān)斷。Q2完成LC振蕩的半周后會(huì)重復(fù)同樣的過程,,此振蕩器繼續(xù)循環(huán)工作,。為了防止本電路從電源拉取巨大的峰值電流而損壞,增加了L1在變壓器抽頭處和V+之間作為緩沖,。LC阻抗限制著實(shí)際的電流(L1只是減少峰值電流,,因?yàn)殡姼杏欣m(xù)流作用吧)。
  如果你眼夠尖,,會(huì)發(fā)現(xiàn)此振蕩器是一個(gè)零電壓開關(guān)電路(zero-voltage switching ZVS),,這意味著MOS將在其兩端電壓為零時(shí)關(guān)斷。這對(duì)MOS有好處,,因?yàn)樗试SMOS在承受應(yīng)力比較低的時(shí)候進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作,,這意味著不再需要像硬開關(guān)變換器那樣的巨大散熱器,甚至當(dāng)功率大到1KW時(shí)都可以這樣?。ㄎ矣X得懸......畢竟MOS有導(dǎo)通電阻......誰的ZVS能上1KW,?!反正我沒見過.....)
  ZVS的振蕩頻率將由變壓器初級(jí)的電感和跨接在初級(jí)兩端的電容決定,??梢杂孟铝泄接?jì)算:
  f = 1/2 * π * √(L * C)
  f 頻率,單位Hz
  L 初級(jí)的電感,,單位H(注意不是uH,!1H=1000000uH!)
  C 諧振雕塑的容量,,單位F(注意不是uF!1F=1000000uF)
  真實(shí)的MOS比較脆弱(汗= = 深有體會(huì)),,如果門極(G)和源極(S)之間的電壓超過正負(fù)30V,MOS會(huì)損壞,。為了防止這種事情發(fā)生,,我們需要門極(G)的保護(hù)措施;只是簡(jiǎn)單地增加幾個(gè)額外的元件,。如下圖,。
  ? 470歐電阻用來限制MOS門極(G)的電流,,防止損壞。
  ? 10K電阻用于確保MOS可靠關(guān)斷,。
  ? 穩(wěn)壓二極管將MOS的門極(G)的電壓限制在你選用的穩(wěn)壓二極管(12V,、15V、18V)的擊穿電壓之內(nèi),。
  ? 當(dāng)一側(cè)MOS導(dǎo)通時(shí),,UF4007將另一側(cè)MOS的門極(G)電壓拉低
  值得注意的是,,我們改用+V為MOS供電,,使它們開啟,并使用LC諧振部分通過快恢復(fù)二極管關(guān)斷它們,。這提高了整體電路的性能,。
  下面的實(shí)物圖很好理解,我希望你喜歡:
  因?yàn)長(zhǎng)C震蕩時(shí)的電壓比輸入電壓高,,所以你需要確認(rèn)你的MOS可以承受這個(gè)電壓,。一個(gè)比較好的選擇MOS方式,MOS的耐壓要為4倍輸入電壓以上,,IRFP250和更好的IRFP260很適合ZVS(我用IRF540也很好,,但是輸入不要超過20V,IRFZ48,、IRF3205等管耐壓過低不宜使用),。你需要為MOS添加散熱器,但是不用特大,。記住在安裝散熱器時(shí)一定要加絕緣墊(TO247的IRFP250和IRFP260要加絕緣墊,,TO220的IRF540除了絕緣墊還要加絕緣帽!),,因?yàn)镸OS的散熱器不是和引腳不是電學(xué)絕緣的(散熱片和漏極是通的,,我想但凡搞電子的都知道吧、),。那個(gè)諧振電容一定要用好的,,MKP電容,云母電容,,Mylar電容(這個(gè)不認(rèn)識(shí),、、,、)是很好的選擇(電磁爐電容最佳~~),,千萬不要用電解電容,會(huì)核爆炸的(嘿嘿 每人這么2吧),。兩個(gè)初級(jí)繞組必須要同方向繞制,,否則不工作,。如果變壓器沒氣息,同樣不會(huì)工作,。(這,、、,、)
  本文將介紹的ZVS驅(qū)動(dòng)器是-一種功率大,、高效而且非常簡(jiǎn)單的振蕩器。它通常被用于產(chǎn)生高頻正弦波的場(chǎng)合比如冷陰極LCD燈箱驅(qū)動(dòng)器或者其他用途,。這里有一個(gè)簡(jiǎn)化版的ZVS,。
  當(dāng)電源電壓作用于V+,電流開始同時(shí)通過兩側(cè)的初級(jí)并施加到MOS的漏極(D)上,。電壓會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在MOS的門極(G)上并開始將MOS開啟,。因?yàn)闆]有任何兩個(gè)元件是完全一樣的,一個(gè)MOS比另一個(gè)開的快一些,,更多的電流將流過這個(gè)MOS,。通過導(dǎo)通側(cè)初級(jí)繞組的電流將另一側(cè)MOS的門極電壓拉低并開始關(guān)斷它。圖中電容和初級(jí)的電感發(fā)生LC諧振并使電壓按正弦規(guī)律變化,。如果沒有這個(gè)電容,,通過MOS的電流會(huì)一直增大,直到變壓器飽和+MOS發(fā)生核爆炸......
  假設(shè)Q1首先開啟,。當(dāng)Z點(diǎn)電壓跟著LC諧振的半個(gè)周期上升到峰值再回掉時(shí),,Y點(diǎn)電壓會(huì)接近0。隨著Z點(diǎn)電壓下降到0,,Q1的門極(G)電壓消失,,Q1關(guān)閉。同時(shí)Q2開啟,,此時(shí)Y點(diǎn)電壓開始上升,。Q2的導(dǎo)通把Z點(diǎn)電壓拉低到接近地,這可以確保Q1完全關(guān)斷,。Q2完成LC振蕩的半周后會(huì)重復(fù)同樣的過程,,此振蕩器繼續(xù)循環(huán)工作。為了防止本電路從電源拉取巨大的峰值電流而損壞,,增加了L1在變壓器抽頭處和V+之間作為緩沖,。LC阻抗限制著實(shí)際的電流(L1只是減少峰值電流,因?yàn)殡姼杏欣m(xù)流作用吧),。
  如果你眼夠尖,,會(huì)發(fā)現(xiàn)此振蕩器是一個(gè)零電壓開關(guān)電路(zero-voltage switching ZVS),這意味著MOS將在其兩端電壓為零時(shí)關(guān)斷,。這對(duì)MOS有好處,,因?yàn)樗试SMOS在承受應(yīng)力比較低的時(shí)候進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作,,這意味著不再需要像硬開關(guān)變換器那樣的巨大散熱器,甚至當(dāng)功率大到1KW時(shí)都可以這樣?。ㄎ矣X得懸......畢竟MOS有導(dǎo)通電阻......誰的ZVS能上1KW,?!反正我沒見過.....)
  ZVS的振蕩頻率將由變壓器初級(jí)的電感和跨接在初級(jí)兩端的電容決定,??梢杂孟铝泄接?jì)算:
  f = 1/2 * π * √(L * C)
  f 頻率,單位Hz
  L 初級(jí)的電感,,單位H(注意不是uH,!1H=1000000uH!)
  C 諧振雕塑的容量,,單位F(注意不是uF!1F=1000000uF)
  真實(shí)的MOS比較脆弱(汗= = 深有體會(huì)),,如果門極(G)和源極(S)之間的電壓超過正負(fù)30V,MOS會(huì)損壞,。為了防止這種事情發(fā)生,我們需要門極(G)的保護(hù)措施,;只是簡(jiǎn)單地增加幾個(gè)額外的元件,。如下圖。

圖片4.png
  ? 470歐電阻用來限制MOS門極(G)的電流,,防止損壞,。
  ? 10K電阻用于確保MOS可靠關(guān)斷。
  ? 穩(wěn)壓二極管將MOS的門極(G)的電壓限制在你選用的穩(wěn)壓二極管(12V,、15V,、18V)的擊穿電壓之內(nèi)。
  ? 當(dāng)一側(cè)MOS導(dǎo)通時(shí),,UF4007將另一側(cè)MOS的門極(G)電壓拉低
  值得注意的是,,我們改用+V為MOS供電,使它們開啟,,并使用LC諧振部分通過快恢復(fù)二極管關(guān)斷它們,。這提高了整體電路的性能。
  下面的實(shí)物圖很好理解,,我希望你喜歡:

440120379.jpg-xiao.jpg

       因?yàn)長(zhǎng)C震蕩時(shí)的電壓比輸入電壓高,,所以你需要確認(rèn)你的MOS可以承受這個(gè)電壓。一個(gè)比較好的選擇MOS方式,,MOS的耐壓要為4倍輸入電壓以上,,IRFP250和更好的IRFP260很適合ZVS(我用IRF540也很好,但是輸入不要超過20V,,IRFZ48,、IRF3205等管耐壓過低不宜使用),。你需要為MOS添加散熱器,但是不用特大,。記住在安裝散熱器時(shí)一定要加絕緣墊(TO247的IRFP250和IRFP260要加絕緣墊,,TO220的IRF540除了絕緣墊還要加絕緣帽!),,因?yàn)镸OS的散熱器不是和引腳不是電學(xué)絕緣的(散熱片和漏極是通的,,我想但凡搞電子的都知道吧、),。那個(gè)諧振電容一定要用好的,,MKP電容,云母電容,,Mylar電容(這個(gè)不認(rèn)識(shí),、、,、)是很好的選擇(電磁爐電容最佳~~),,千萬不要用電解電容,會(huì)核爆炸的(嘿嘿 每人這么2吧),。兩個(gè)初級(jí)繞組必須要同方向繞制,,否則不工作。如果變壓器沒氣息,,同樣不會(huì)工作,。(這、,、,、)

圖片2.jpg

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