13Zeta变换器

今天要给大家介绍的是 Zeta 电路

Zeta 电路呢跟我们前面提到的那些 Buck-Boost

还有那个 Sepic 电路都是一样的

就是说它能够实现一个升降压的一个变换控制

那么就是输入输出的那个关系

都是没有一个固定的大于或者小于这个关系

那么同样呢

Zeta 电路呢它是一个正激类型的一个拓扑

那么就是能量可以由输入传递到输出端

就是说当我们的主管是处于导通的状态的时候

那么同时呢它在这个输出端

也有一个 LC 的一个滤波器

所以说我们可以看到在 Zeta 电路里面

它的输出的一个纹波电流会相对来说会比较小

但是呢它的输入端呢

依然是有一个比较大的纹波电流

所以说我们在输入端会有一个比较大的一个滤波电路

来滤掉这个大的一个纹波电流

如果呢这个时候呢

我们这条电路要用两颗就是说分立电感

如果这时候呢

我们会比较倾向于用一个耦合电感的话

我们依然要注意

就是说跟我们的 Sepic 电路或者是 Cuk 电路一样

就是说我们必须要用一个1:1匝比的一个耦合电感

来替代我们的这两个分立的电感

为了实现这个 Zeta 电路

我们可以用一些那个单独的一个 buck 控制器

然后带一个单独的驱动

那么就可以实现一个低成本的 Zeta 电路的实现方式

相对于我们之前提到的一个 Buck-Boost 电路的话

因为像 Buck-Boost 电路

它至少也有两个驱动管

同时呢还有两个那个整流管

那么在我们的这个 Zeta 电路里面就只有一个驱动管

也只有一个整流管需要的

也就是说这个整个器件的成本会降低得比较多

那么如果是跟我们的非隔离的一个反激变换器相比呢

它一个最大的优势就在于

我们这个 Zeta 电路它的那个开关节点

在那个 Vds 那个电压

它不会有一个很大的一个振铃

因为这个时候呢我们会有

一个电容钳位在这个它这个开关节点上

所以说它的 EMI 的特性会很好

那么如果要实现一个多路的输出

那么我们也 同样也可以

使用多个绕组在我们这个 Zeta 电路上

然后呢可以实现一个多组的一个输出组合

同样的在一些比较大功率的一个输出场合

比如说一些电流比较大的场合呢

我们依然是要推荐用一些 MOS 管

或者是其它的开关管来替代我们的整流二极管

因为整流二极管在大电流的情况下

它的导通损耗会比较大 用了一个开关管

来替代这个整流二极管之后呢

就可以把我们的系统整体效率得到一个提升

那么这里呢就是它的一个典型的一个电路图

我们可以看到 就是说

主管它是处于一个输入端的一个高端

那么就是说当主管开通了之后呢

输入端会通过主管对 L1 进行充电

那么这个时候 L1 上的电压

就是说它是一个输入端的一个电压

那么它的电流会一定的斜率实现上升

那么这个时候呢

因为 Q1 导通了 那么这个时候 C1 它就会寻找到

一个啊它的一个啊放电的一个回路

那么 C1 这个时候呢 它会通过 L2

然后向输出然后回到地

然后通过输入端 再通过 Q1 回来

到它的那个左端 这个时候呢

C1 端的这个电压呢 它是等于一个输出电压

也就是说我们可以分析这个电压回路

因为 C1 上的电压呢它是等于输出电压

所以我们这时候呢 加在 L2 上的电压呢

实际上它就是会等于一个输入的电压

因为这个时候呢输出电压

它跟这个 VC1 上的电压是实现了抵消

那么这个时候就可以看到我们的

一个输入电压是直接加到了 L2 上的一个左端

那么这个时候

同样的就是说 L2 上的一个电感电流呢

也是会实现一个同样斜率的上升

跟我们的 L1 上是一致的

如果是这个时候 主管是关断了

主管关断了

也就是说上面的这个两个的充电回路都被阻断

那么我们整个电路系统就要进入一个续流的一个阶段

续流的阶段的话

主要就是取决于

我们 L1 上的一个跟 L2 上的一个续流电流

我们在充电的时候可以看到 L1 跟 L2 的电流呢

它都是由 L1 的是由上往下

那么 L2 的电流也是由左往右

那么这个时候呢如果要续流的话

电流的方向依然要保持一致

L1 依然是由上往下 那么这个时候呢

它这个电流呢就是会由 L1 流出

然后经过 D1 然后流到 C1

然后呢回到 L1 的那个另外一端

这个是第一个的一个续流回路

那么对于第二个的续流回路的话就是

L2 电流一样要保持一个由左往右的一个流动方向

就是然后呢

就是说 L2 的电流呢它会流过输出

然后也同样经过 D1 回到 L2的这一端

那么这个时候呢就是说

加在 L2 或者是 L1 上的一个电压呢

都是会等于输出电压

这时候呢我们可以看到就是说

对于 L2 这个回路 那么这个电压

就是说直接就是等于输出电压

那么对于 L1 的这个电压回路

那么这个时候呢就是说 VC1 的电压会加到 L1 上

那么因为我们前面也提到了

VC1 的电压它就是等于输出的一个电压值

这里呢就是它的一个典型的电压跟电流的一个波形

我们可以看到 L1 上一个电感的一个电流波形

当这个主管

也就是我们的那个上管导通的时候呢

输入的电压会加在我们的 L1 上

那么这个时候 L1 的电流会逐渐上升

这个时候流过 Q1 的一个电流

就是等于电感 L1 的一个电流

那么如果是 Q1 关断了之后

我们进入了续流的阶段

这个时候电感 L1 呢 它要通过那个 D1 进行续流

那么这个时候它的电流会逐渐地往下降

那么在

但是呢这个时候呢 Q1 上因为被完全阻断了

所以在我们的 Q1 上是不会有电流看到的

那么对于 L2的电流的话

它的其实方向是一致的 就是说

当那个我们的主管开通的时候

L2 上呢它也会有一个输入电压加到它上面

那么它的电流也是会以同样的斜率上升

那么同时的话如果说这个时候呢

Q1 关断之后 进入一个续流的时候呢

我们的 L2 上的电压

会变成一个输出的一个电压

那么这个输出电压会有迫使这个电流呢

实行了一个逐渐往下降的一个续流过程

那么对于 C1 上的一个电流的波形的话

就是说我们可以看到

当我们的主管开通的时候

C1 上的电流呢 它实际上是一个

由输入端通过我们的那个主管

然后形成那个第一个我们的充电回路

会看到我们 C1 上的电流会

也是一定的斜率会逐渐上升

那么当我们的主管就是说关断之后

进入了一个续流阶段 那么 C1 上的电压呢

就是说 Vo 的 也就是 Vo

也就是输出电压

这时候呢它会对我们的 L1 进行放电

所以说这个时候我们看到 C1 的一个放电电流

它实际上就是会等于

我们的 L1 上的这个一个续流的一个电流

那么我们在 D1 上的一个电流呢

D1 上的一个电流呢就是说

它就是说代表了我们在续流阶段

它流过我们 L1 跟 L2 的两个续流电流之和

所以说我们在 D1 上这一段

它实际上就是 L2 的续流电流

加上我们 L1 的一个续流电流

这两个续流电流之和

今天要给大家介绍的是 Zeta 电路

Zeta 电路呢跟我们前面提到的那些 Buck-Boost

还有那个 Sepic 电路都是一样的

就是说它能够实现一个升降压的一个变换控制

那么就是输入输出的那个关系

都是没有一个固定的大于或者小于这个关系

那么同样呢

Zeta 电路呢它是一个正激类型的一个拓扑

那么就是能量可以由输入传递到输出端

就是说当我们的主管是处于导通的状态的时候

那么同时呢它在这个输出端

也有一个 LC 的一个滤波器

所以说我们可以看到在 Zeta 电路里面

它的输出的一个纹波电流会相对来说会比较小

但是呢它的输入端呢

依然是有一个比较大的纹波电流

所以说我们在输入端会有一个比较大的一个滤波电路

来滤掉这个大的一个纹波电流

如果呢这个时候呢

我们这条电路要用两颗就是说分立电感

如果这时候呢

我们会比较倾向于用一个耦合电感的话

我们依然要注意

就是说跟我们的 Sepic 电路或者是 Cuk 电路一样

就是说我们必须要用一个1:1匝比的一个耦合电感

来替代我们的这两个分立的电感

为了实现这个 Zeta 电路

我们可以用一些那个单独的一个 buck 控制器

然后带一个单独的驱动

那么就可以实现一个低成本的 Zeta 电路的实现方式

相对于我们之前提到的一个 Buck-Boost 电路的话

因为像 Buck-Boost 电路

它至少也有两个驱动管

同时呢还有两个那个整流管

那么在我们的这个 Zeta 电路里面就只有一个驱动管

也只有一个整流管需要的

也就是说这个整个器件的成本会降低得比较多

那么如果是跟我们的非隔离的一个反激变换器相比呢

它一个最大的优势就在于

我们这个 Zeta 电路它的那个开关节点

在那个 Vds 那个电压

它不会有一个很大的一个振铃

因为这个时候呢我们会有

一个电容钳位在这个它这个开关节点上

所以说它的 EMI 的特性会很好

那么如果要实现一个多路的输出

那么我们也 同样也可以

使用多个绕组在我们这个 Zeta 电路上

然后呢可以实现一个多组的一个输出组合

同样的在一些比较大功率的一个输出场合

比如说一些电流比较大的场合呢

我们依然是要推荐用一些 MOS 管

或者是其它的开关管来替代我们的整流二极管

因为整流二极管在大电流的情况下

它的导通损耗会比较大 用了一个开关管

来替代这个整流二极管之后呢

就可以把我们的系统整体效率得到一个提升

那么这里呢就是它的一个典型的一个电路图

我们可以看到 就是说

主管它是处于一个输入端的一个高端

那么就是说当主管开通了之后呢

输入端会通过主管对 L1 进行充电

那么这个时候 L1 上的电压

就是说它是一个输入端的一个电压

那么它的电流会一定的斜率实现上升

那么这个时候呢

因为 Q1 导通了 那么这个时候 C1 它就会寻找到

一个啊它的一个啊放电的一个回路

那么 C1 这个时候呢 它会通过 L2

然后向输出然后回到地

然后通过输入端 再通过 Q1 回来

到它的那个左端 这个时候呢

C1 端的这个电压呢 它是等于一个输出电压

也就是说我们可以分析这个电压回路

因为 C1 上的电压呢它是等于输出电压

所以我们这时候呢 加在 L2 上的电压呢

实际上它就是会等于一个输入的电压

因为这个时候呢输出电压

它跟这个 VC1 上的电压是实现了抵消

那么这个时候就可以看到我们的

一个输入电压是直接加到了 L2 上的一个左端

那么这个时候

同样的就是说 L2 上的一个电感电流呢

也是会实现一个同样斜率的上升

跟我们的 L1 上是一致的

如果是这个时候 主管是关断了

主管关断了

也就是说上面的这个两个的充电回路都被阻断

那么我们整个电路系统就要进入一个续流的一个阶段

续流的阶段的话

主要就是取决于

我们 L1 上的一个跟 L2 上的一个续流电流

我们在充电的时候可以看到 L1 跟 L2 的电流呢

它都是由 L1 的是由上往下

那么 L2 的电流也是由左往右

那么这个时候呢如果要续流的话

电流的方向依然要保持一致

L1 依然是由上往下 那么这个时候呢

它这个电流呢就是会由 L1 流出

然后经过 D1 然后流到 C1

然后呢回到 L1 的那个另外一端

这个是第一个的一个续流回路

那么对于第二个的续流回路的话就是

L2 电流一样要保持一个由左往右的一个流动方向

就是然后呢

就是说 L2 的电流呢它会流过输出

然后也同样经过 D1 回到 L2的这一端

那么这个时候呢就是说

加在 L2 或者是 L1 上的一个电压呢

都是会等于输出电压

这时候呢我们可以看到就是说

对于 L2 这个回路 那么这个电压

就是说直接就是等于输出电压

那么对于 L1 的这个电压回路

那么这个时候呢就是说 VC1 的电压会加到 L1 上

那么因为我们前面也提到了

VC1 的电压它就是等于输出的一个电压值

这里呢就是它的一个典型的电压跟电流的一个波形

我们可以看到 L1 上一个电感的一个电流波形

当这个主管

也就是我们的那个上管导通的时候呢

输入的电压会加在我们的 L1 上

那么这个时候 L1 的电流会逐渐上升

这个时候流过 Q1 的一个电流

就是等于电感 L1 的一个电流

那么如果是 Q1 关断了之后

我们进入了续流的阶段

这个时候电感 L1 呢 它要通过那个 D1 进行续流

那么这个时候它的电流会逐渐地往下降

那么在

但是呢这个时候呢 Q1 上因为被完全阻断了

所以在我们的 Q1 上是不会有电流看到的

那么对于 L2的电流的话

它的其实方向是一致的 就是说

当那个我们的主管开通的时候

L2 上呢它也会有一个输入电压加到它上面

那么它的电流也是会以同样的斜率上升

那么同时的话如果说这个时候呢

Q1 关断之后 进入一个续流的时候呢

我们的 L2 上的电压

会变成一个输出的一个电压

那么这个输出电压会有迫使这个电流呢

实行了一个逐渐往下降的一个续流过程

那么对于 C1 上的一个电流的波形的话

就是说我们可以看到

当我们的主管开通的时候

C1 上的电流呢 它实际上是一个

由输入端通过我们的那个主管

然后形成那个第一个我们的充电回路

会看到我们 C1 上的电流会

也是一定的斜率会逐渐上升

那么当我们的主管就是说关断之后

进入了一个续流阶段 那么 C1 上的电压呢

就是说 Vo 的 也就是 Vo

也就是输出电压

这时候呢它会对我们的 L1 进行放电

所以说这个时候我们看到 C1 的一个放电电流

它实际上就是会等于

我们的 L1 上的这个一个续流的一个电流

那么我们在 D1 上的一个电流呢

D1 上的一个电流呢就是说

它就是说代表了我们在续流阶段

它流过我们 L1 跟 L2 的两个续流电流之和

所以说我们在 D1 上这一段

它实际上就是 L2 的续流电流

加上我们 L1 的一个续流电流

这两个续流电流之和