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ZVS电路原理与设计
一、初识ZVS
ZVS是什么，度娘查的为” 零电压开关(Zero Voltage Switch)“。 即开关管关断时，开关管导通时，其两端的电压已经为0。这样开关管的开关损耗可以降到最低。我们平时使用的电磁炉和LLC电源都是这种谐振电源，普通的充电器等都是硬开关的，比这种谐振电源损耗要大些。所以ZVS可以做到很高效率，但是有一个缺点，就是其调节范围一般都比较窄。例如电磁炉，当我们把功率调到比较大时，为持续加热；当功率调的较小时，就开始断断续续加热，因为那个时候已经不能达到谐振状态了。像我们普通充电器那种硬开关的电源，不管空载和满载都是持续震荡的。


初次看到ZVS电路，我惊呆了，两个MOS管加几个电阻电容就能组成谐振开关。真是佩服人民的想象力啊。



该电路只需要少量元件即可达到零电压开关。功率有人做到2KW以上，几百瓦的话两个开关管只需加小型散热器即可。
于是花了几天时间对ZVS电路进行了下深入研究，让大家明白其工作原理。
一、基本电路
现在我们来进行分析其原理，首先使用proteus仿真电路进行仿真。

ZVS proteus仿真文件zvs.rar(15 K) 下载次数:11

附上proteus仿真文件，有该软件的同学可以下载并仿真试试看。


二、原理图分析
1. 上电时 L1 通入的电流为零，电源通过 R1 、 R2 是 Q1 、 Q 2 导通， L1 电流逐渐增加，由于两个开关管特性差异，将导致流入两个开关管的电流不同，假设 Q1 电流大于 Q2 电流， T1 将产生 b 为正， a 为负的感应电压，于是通过 T1 形成正反馈，使 Q1 导通， Q2 截止。完成启动过程。
2. （ t0~t1 时间）稳态 Q1 导通时，由于上个周期 T1 电流为 a 到 c ，并且 C 1 两端电压为零。由于电流不能突变， T1 电流将对 C1 充电， C1 逐渐为 a 负 c 正的电压，并且正弦变大， T1 电流正弦变小。此时 a 电压被 Q1 下拉到 0V ，所以 C 点电压正弦变大， Q1 栅极电压被 D3 稳压管钳位， Q1 时钟保持导通。
3. （ t1 时间）当 T1 中电流下降为零，其能量全部释放到 C1 ，此时 C1 电压达到最大值。
4. （ t1~t2 时间） C1 开始通过 T1 由 c 到 a 放电， C1 电压即 c 点电压正弦变小， T1 电流由 c 到 a 正弦变大。
5. （ t2 时间）当 C1 能力基本放完时， c 点电压下降到 MOS 管阀值电压左右，将通过 D2 使 Q1 进入放大区。此时 C1 对 T1 绕组由 c 到 a 放电电流达到最大值。同时由于 Q1 进入放大区， a 点电压逐渐上升，同时通过 D1 使 Q2 也进入放大区。
6. （ t2 时间） C1 放电完毕， T1 绕组由 c 到 a 电流达到最大值，将像 C 1 充电，使 C1 充电为 a 正 c 负的电压，同时 C1 两端电压正弦变大。此时两个 MOS 管同时进入放大区。
7. （图 3 ）由于 T1 对 C1 的持续充电， C1 上电压为 a 正 c 负，通过两个二极管使 Q2 栅极电压升高， Q1 栅极逐渐下降，同时正反馈形成， Q2 导通， Q1 截止。
8. Q2 导通与 Q1 导通过程类似。

9. L1 电感值比 T1 大，整个震荡周期中 L1 电流基本不变。震荡过程中 L1 持续为 LC 振荡器补充电能。
图2 电路震荡波形
图 3 Q2 导通转换为 Q1 导通期间波形
图4 （t0~t1 ）Q1 导通，T1 电流对C1 充电
图5 （t1 ）T1 电流为0 C1 两端电压达到最大值
图6 （t1~t2 ）C1 对T1 绕组放电
当C1 电压为0 左右时，Q1 关断，Q2 导通

高压应用

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电磁加热