特斯拉線圈ZVS驅(qū)動(dòng)電路原理

本文將介紹的ZVS驅(qū)動(dòng)器是-一種功率大、高效而且非常簡單的振蕩器。它通常被用于產(chǎn)生高頻正弦波的場合比如冷陰極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!(我覺得懸......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。可以用下列公式計(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、高效而且非常簡單的振蕩器。它通常被用于產(chǎn)生高頻正弦波的場合比如冷陰極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!(我覺得懸......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、、、)