l ZVS高频变换器的工作原理
应用于新型微波炉电源的ZVS高频变换器的原理图如图1所示。采用IGBT作为开关管,其驱动信号采用固定占空比为接近0.5的互补信号(有一定的死区时间),电路主要由滤波电路、ZVS高频变换器和桥式倍压整流电路组成。滤波电路由整流桥D,平波电感Ld和滤波电容Cd1、Cd2组成,将输入的交流变成直流。高频变换器中Lr为谐振电感。在这个电路中假设变压器的激磁电感足够大,激磁电流是一个常数。Cr为谐振电容。VTl,VT2为开关管,VDl、VD2分别为VTl、VT2内置续流二极管。在实际的电路设计中,为抑制开关管的过电压、du/dt或者过电流和di/dt,减小器件的开关损耗,需要加入吸收缓冲电路。C1为VT1的缓冲吸收电容,C2和尺并联组成VT2的吸收缓冲电路。由于吸收电容和开关管相并联,它对Lr和Cr组成的谐振电路没有很大影响,但是其两端电压会随着换流过程的变化而变化,也会随着谐振的过程进行充电和放电,因此电容的值不能选得很大,要保证电容的充放电的时间在死区的范围内,符合换流的要求。倍压整流电路如图中所示,采用桥式倍压整流电路。
ZVS高频变换器的主要工作模态如图2所示,主要依靠电容和电感之间能量的传递,实现二极管的续流,给开关管的开通创造ZVS条件。
2 具体的设计步骤
由于微波炉所带负载为磁控管,磁控管的电压一电流特性如图3所示,其稳态正常工作电压约为4 000V,当电压低于其正常工作电压时,磁控管呈高阻抗状态,电流随电压的变化不大,处于非振荡区域,当电压高于4 000V时,磁控管呈现低阻抗状态,电流随电压的变化较之前强烈,处于振荡区域。启动磁控管需要一定的预热时间,其启动电压要远大于门槛电压,需要5 000V以上,磁控管工作以后,电压会下降成为一定值,这个值要求比门槛电压要高,以保证磁控管的稳定运行。
在本设计中,由于磁控管可以看做是电阻负载,而很难设置符合其前后两段的特性的负载。所以采用一个电阻负载来模拟磁控管,只要电源能输出一个合适的电压,合理的调配参数可以实现驱动磁控管。