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LED电路中的LED吸收电路图
组合吸收电路接有电阻,能量损耗较大,这种附加的功耗对PWM DC/DC转换器的效率、散热都是很不利的。如果能够将这一部分能量反馈回电源或转送到负载,再有效地利用,就会提高转换器的整体转换效率。为此研究出来无损吸收电路。图(a)所示的LCD吸收电路就是其中的一种。
LCD吸收电路也叫做能量回馈(Energy Recovery)电路,它由L、C和D组成,以使电路中的能量回馈到电源或转送到负载,提高效率,也改善了PWM DC/DC转换器的散热条件。
图(a)所示LCD吸收电路的工作原理分析如下,假设C1=C2:
设t<0时开关管V处于导通状态,而且电容C1、C2上已充电到Ui:
Uc1(0)=Uc2(0)=U1
在开关管关断时,电流iv下降,C1,D1、C2,D2支路(经过电源Ui)并接到开关管V上,此时,相当于并联电容C的关断吸收电路(C=C1+C2),电容C1、C2放电,开关管上的电压
Uv=Ui-Uc1
可见,uV从零开始上升。到t=tf时,iv(tf)=0,uv(tf)<Ui;然后Uc1、Uc2逐渐下降到零,同时uv逐渐上升到Ui。在这个过程中二极管D3反偏置,电流iL=0。
当开关管V再次开通时,其电流iv上升,uv保持为Ui,在iv达到Io时,开关二极管D反偏置,电压uv在很短的时间内快速下降到零。流过开关管V的电流iv一方面向负载供电;另一方面还要给C2-D3-Lv-C1串联支路充电(相当于一个电压值为Ui的阶跃电压加在该支路上),二极管D3导通,电路谐振,谐振的角频率,电流iv及iL按二阶振荡变化,谐振半个周期后,当iL过零变负,二极管D3反偏置时,谐振过程结束。此时,电容CI和c2都充电到电压Ui,开关管的电流iv稳定在Io,为下一次关断吸收做好准备。
谐振过程可以用下式描述:
式(1)
初始条件为
为了保证在最小导通时间Ton min内,电容C1和C2充电到Ui,吸收网络必须完成半周期谐振,即
式(2)
开关管V开通时最大附加电流峰值为:
式(3)
式中,Lv、C1和C2的值,可以根据式(2)和式(3)选取。
通过分析吸收电路的能量流动过程可见,当开关管V导通时,电源Ui通过V供给负载电流,和电容C1、C2的充电电流;当开关管V关断时,负载电流经过二极管D1、D2使C1、C2放电,将电容上的储能转送到负载。
上述这种LCD吸收电路,理论上是没有功耗的,故称为无源无损(Passive Loss-Less)吸收电路,由于有二极管D1、D2、D3等非线性器件,所以这种吸收电路属于非线性吸收电路。
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来源:与你同行
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