Yüksek verimli bir güç tedariki, modern elektroniklerde merkezi bir meydan okumadır ve sıfır gerilim geçişi (ZVS) özellikle ZVS için gerekli olan kontrol mantığı için kritik bir teknik olarak ortaya çıktı ve hassas gerilim algılamasını sağlayarak, hızlı karşılaştırma ve esnek geri bildirim döngüsündeki gerilimi çarpıcı şekilde azaltır.Bu makale, her geçiş döngüsü sırasında enerji kesintisini azaltır. Operasyonel yükselticileri ( ampopsiyonlar) özellikle ZVS için gerekli olan kontrol mantığını kullanarak yüksek çözünürlükte bir kontrole ulaşmak için çok iyi bir şekilde tasarlanmıştır.

Zero-Voltage Anahtarlama

Sıfır-switching dönüştürücüler, her iki gerilim ve mevcut taşımada güç kayıplarına yol açan yumuşak bir yoldur. ZVS, bir resonant tank devresine dayanır - bir güç yarı iletkenliği ve kapasitör-sif dönüştürücüleri ile sürekli olarak bağlantı kurmalı, böylece transistöre doğru doğru doğru doğruya doğru doğru doğru doğrultulmasını sağlar.Bu yaklaşım sadece geçişin hızını azaltır ve aynı zamanda devre dışı bırakmak için de gerilimin frekansına bağlıdır.

ZVS'yi kullanan ortak topolojiler, LLC resonant dönüştürücüyü, fazı tamamen köprüyü ve kusi-resonant uçları her durumda, kontrol devreleri, geçişte sıfıra ulaştığında ve tam olarak o anda kapı sürücü sinyalini oluşturmalıdır.

ZVS Kontrollülerin Operasyonel Amplifier Rolü

Operasyonel yükselteçler bir ZVS kontrol döngüsünde birden fazla işleve hizmet eder. En temeli, MOSFET'nin (veya koleksiyoncu-emitter gerilimi) bir BJT'nin küçük bir eşiğin altındayken -örneğin, 10 mV'nin altında gerçekleşen bir sinyal vericisi olarak, bu sinyale ulaşılabilen bir sinyale ulaşılabilmektedir.

Basit sıfır algılamanın ötesinde, amplifler, geri bildirim yoluyla çıktı gerilimi ve mevcut geri bildirimle düzenlemeyi düzenlemek için kullanılır. Bir hata yükselticisi, sabit bir referansa - bir gerilim kontrollü osilatör tarafından oluşturulan bir iletiyi kontrol edebilir.Recel bir hata sinyali o zaman ayarlandığında, sıfır gerilim geçişleri korumak için geçiş döngüsü ayarlar.

Doğru artırılmış amplifü seçmek kritik. Parametreleri kapsamak için, genişliği, yarıkır oranı, giriş dağılımı, ortak nokta aralığı ve gerilim kapasitesi. yüksek frekanslı ZVS tasarımları (örneğin, 100 kHz-1 MHz), geniş bant genişliği 20 V / μs'nin üzerindeki bir artış genellikle gereklidir. Low dengeleme gerilimi ( 1 mV) sıfır-sıtma algılamada doğruluk sağlar.

Anahtar Devre Bileşenleri ve Seçici Kriterleri

Güvenilir bir ZVS güç tedariki, sinyal yolunda ve güç aşamasında her bileşeninin dikkatli bir şekilde seçilmesini talep ediyor. Aşağıda temel elementlerin genişletilmiş bir bozulması.

Operasyonel Ampifik

Örneğin, $ 0:0'ın 3.5001) Texas Instruments'tan 7 ns yanıt süresi ve ray-çiz girişleri için ideal hale gelir, sıfır algılama için ideal kılar. Alternatif olarak, [[Dönetici:0)LT1719))))))))) için 7 ns propagation süresi ve tek bir V'den 12 V tedarik için çalışır. Hata yükselticisi için, doğrulayıcı bir düzeltme işlemine göre, doğrulanmış bir düzeltme işlemine göre, doğruyursa.

Power Switch (MOSFET veya GaN FET)

Optik kanal, yüksek çözünürlükte ([değiştir | kaynağı değiştir) ve yüksek çözünürlükte bir cihazla çalışır.[Dönetici: 9)[Dönetici: 9)[Dönemli)

Inductor ve Capacitor (Resonant Tank)

Resonant inductor ([DÜDÜ:0)L) ve kapasitör ()[Dönetici[DÜye Olmayanlar[DÜye Olmayanlar)[Döneticileri (Döneticileri) veya 3Görüngeler için yüksek çözünürlükte bulunanlar için yüksek çözünürlükte bulunanlar için düşük çözünürlükte (C) için yüksek çözünürlükte bulunanlar için yüksek çözünürlükte (C) veya yüksek çözünürlükte bulunanlar için yüksek çözünürlükte (C)

Gerilim Referans

Doğru çıkış düzenleme için istikrarlı bir gerilim referansı gereklidir. Hassas tasarımlar için, TL431 karunt düzenleyicisi, bazı konfigürasyonlarda bir hata yükselticisi olarak da kullanılabilir.

Geri bildirim ve Açıklama Ağı

Geri bildirim yolu genellikle bir gerilim bölmesi, bir tür II veya tip-III tazminat ağı (şimdilik kontrol için), ve opsiyonel izolasyon (opto çift veya dijital isolator) kontrol taraftan galvanik olarak izole edilmişse - tazminat bileşenleri -reterciler ve kapasitörler-belirli yük aralığı üzerinde istikrar sağlamak için seçilir.

Kapı Sürücü

Bir af amp çıkışı genellikle büyük bir kapı kapasitesi MOSFET'nin doğrudan şarjını yapamaz. A adanmış kapı sürücüsü IC (e.g., 03.C.C.11) veya [[D:2110)) için gerekli zirveyi (en fazla 2 A'yi 10 A'ya devreyi güç aşamasına ayırıp devreyi devre dışı bırakmalı.

ZVS Kontrollü

Kontrol döngüsünü tasarlamak için sistematik bir yaklaşım, güç aşaması özelliklerini (enput gerilim aralığı, çıktı gerilimi, maksimum yük akımı) tanımlamak ve uygun bir rezonans topoloji seçmekle başlar. Aşağıdaki adımlar, bir yarı-bridge LLC resonant dönüştürücüyü doğru bir kontrol kullanarak tanımlar.

1. Resonant Tank Parametrelerini ayarlayın

[Döneticileri, [Döneticileri) [Dönderlik[Döneticileri)[Dönder)[[Üye Olmayanlar İçindekiler (Döneticiler))[Üye Olmayanlar İçindekiler (Dönderler)[Üye Olmayanlar İçindekiler)

2. Implement Zero-Crossing Tespiti

Yüksek hızlı bir hesaplamanın girişinin (parçalışmanın) yüksek çözünürlükte (parçalama işlemi) ile yer alan bir geri dönüş için kullanılır.Bu yükselen kenar yüksek çözünürlükte sabit bir gecikme veya pul jeneratörü kurmak için kullanılır.

3. Genrate Gate Drive Signals

Kompatörün çıktıları ölü bir nesil devre ile birleştirilir. Basit bir RC gecikmesi ve Schmitt tetikleyicisi kullanarak her iki anahtarın da aynı anda asla olmadığı konusunda emin olabilir. Alternatif olarak, özel bir ölü zamanlı kontrol (e.g., [[D:0UCC25600)

4. Gerçeği Kapat

Hassas bir geri bildirim ağı aracılığıyla çıktı (örneğin, opto çift ve TL431) Hata gerilimi, hassas bir amplif kullanarak referansla karşılaştırılabilir bir amplifikatör (Uyarılama yükselticisi) ile karşılanır.[Döneticileri:0COMP[D[Dönderler) geçiş frekansına daha da artar ve VCOP'nin kontrolünün geçişini artırır.

5. Koruma Özellikler Ekle

Baskı ve aşırı sağlayıcılar kullanarak güncel koruma. Çıktı gerilimi izleyin ve birincil akım (şimdilik bir dönüştürücü veya shunt direnici ile) Eğer eşler aşılırsa, kapı sürücü sinyallerinden in ve dönüştürücüyü güvenli bir durumda tut.

Optimal Performans için Geri Dönüşümlülük

ZVS dönüştürücünün istikrarı, hata yükselticisi etrafında ağırlığa bağlıdır. Çünkü LLC dönüştürücünin kazancı ve faz frekansı ve yük ile değişir, standart tip II veya tip-III kompucu genellikle yetersizdir. çünkü tasarımcılar genellikle yüksek frekanslı gürültüyü çıkarmak için bir dizi RC ağı kullanır ve sonra işletim koşullarına göre sıfırlar ve sıfırlar yapar.Bir pratik yaklaşım, her türlü stabiliteyi ayarlamak için paralel olarak küçük bir kapasitör yerleştirmektir.

Artırılmış amplitüleri kullanırken, sınırlı çıktılarının dikkat edilmesi gerekir. Hata gerilimi VCO'yu kontrol etmek için geniş bir aralıkta sallanması gerekir, demiryolu-to-ray çıkışlarından kaçınmak için bir artırılmış amplitüdünü seçin. Ayrıca, af amp'in sonlu kazanı ürün daha fazla aşamaya tanıtacaktır; bu durum faz marj hesaplamalarında dikkate alınmalıdır.

Avantajları ve Tipik Uygulamaları

Opampamp bazlı ZVS güç malzemeleri, özel rezonans kontrolleri veya ZVS aracılığıyla geleneksel sert niyetli tasarımları veya ZVS üzerinde birçok cazip fayda sunar:

  • [FONT:0) Yüksek Verimlilik: [Dönemli zararlar 70-% 90 oranında azaltılır, birçok tasarımda% 95'in üzerinde dönüşüm verimliliği sağlar.
  • [FONT:0) Düşük EMI: [DDDÜT:1] Düz gerilim dalgaformları ve dv /dt en az yapılan ve yayılabilir gürültüyü basitleştirmek, filtre tasarımını basitleştirmek.
  • [FONT=0)Component Flexability:[Döneticiler belirli performans özellikleri ( hızlı, hassas, tedarik gerilimi) uygulama için kontrol devresini optimize etmek için artırılmış artırılmış olabilir.
  • [FONT:0]Eğitim Değeri:[[Dönemli af amplitüdlerden kontrol döngüsü inşa etmek, teori ve güç elektroniklerine derin bir anlayış sağlar, bu da prototyping ve araştırma için faydalıdır.

Uygulamalar yüksek uçlu ses ekipmanlarını, tıbbi görüntüleme sistemlerini (ortak gürültünün kritik olduğu yerlerde), telekomünikasyon güç malzemeleri ve endüstriyel batarya şarj cihazını içerir. geçiş anında aynı zamanda amp-amp ZVS'yi geniş yük aralıklarını ele geçirme yeteneğine sahiptir.

Ortak Meydanlar ve Dava Strategies

Avantajlarına rağmen, bir af-amp tabanlı ZVS kontrol devresi birkaç zorluk sunar:

Gürültü ve Yanlış Tefsing

Sıfır algılama testi, yüksek frekanslı gürültünün mevcut olduğu yüksek frekanslı gürültüye karşı hassastır.Sürücük girişi yüksek frekanslı yüksek frekanslı artışlara kadar kullanmak kritiktir: kısa ve kotatör güç aşamasına yakın.

Peragation Ge-Himatch

Sıfır gerilimde sıfır sinyali daha sonra, amp yayılım gecikmesi nedeniyle ideal bir andan itibaren, geçişin tam olarak sıfır gerilime dönüşmesine bağlı olarak, uyarılı bir devre ekleyerek: bir gerilim kontrollü gecikme hattı veya bir faz kilitlenmiş döngüyü kullanarak, bir şekilde, hesap sinyalini hızlandırmanın eşliğini azaltabilir.

Start Up

Resonant tanklar salınıma başlamadan önce, kontrol devre sıfırdan dışlama referansı yoktur. zorlanmış bir başlangıç rutini sağlayın: başlangıçta, çıktı gerilimi yükselire kadar küçük bir görev döngüsü ile sabit bir frekansta anahtarları sürebilir, sonra sıfır tabanlı bir monostable multivibrator ilk kapı pullarını üretebilir.

Bitirme Toler ve Sıcaklık Drift

Resonant bileşen değerleri sıcaklık ve yaşlanma ile değişir, resonant frekansı değiştirir. tam işletim aralığında ZVS'yi korumak için, kontrol döngüsü, hata yükselteçmişini ve VCO'yu iyileştirici bir şekilde kullanarak dijital olarak gerçekleştirilmelidir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Sıfır gerilim geçiş gücü tedarikini artırılmış bir şekilde oluşturmak, düşük EMI ve mükemmel bir kontrol devreleri ile elde etmek, tasarım, analog tasarımı, güç elektroniklerini birleştirir ve kontrol teorisini birleştirir.Modern operasyonel yükselteçlerin hassas ve hızlarını kullanarak, tasarımcılar yüksek verimlilik elde edebilir, düşük EMI, ve mükemmel bir şekilde kontrol edilebilir bir şekilde, özellikle de IC kontrol mühendislerinin performansını optimize etmesi için dikkatli olunması gerekir, bu nedenle, gelişmiş elektronik sistemlerin talep edilen gereksinimleri karşılanabilir.

Daha fazla okuma için, önde gelen yarı şirketlerinden başvuru notları:0)Texas Instruments: 03.Bölüm (İngilizce)[Dönetici:2]|Döneticileri:))[Döneticileri:)))[Üye Olmayanlar için yüksek performanslı Ops: 16)[DÜye Olmayanlar için)[DÜye Olmayanlar:)