converter of inverter is toch helemaal niet relevant, de TS wil toch alleen maar weten wat het voordeel van de resonante ..verter tov. een hard schakelende ...verter is ?
Zijstraatje:
Per definitie uit de vermogenselectronica is een inverter(engels) een schakeling waar een gelijkspanning in gaat en een wisselspanning uit komt. Dat is dus het eerste deel van dat schema van de resonant converter. een Converter is dan een schakeling waar een gelijkspanning in gaat en een gelijkspanning uit komt.
De tegenpool van de inverter is de rectifier (wisselspanning erin en gelijkspanning eruit).
het wisselstroom-equivalent van de converter is de transverter of de transformer. De eerste duidt aan dat de uitgangsfrequenties verschillend zijn, de tweede duidt aan dat de uitgangsfrequenties gelijk zijn.
Voor de muggezifters: een transformer kan dus gewoon een klont ijzer met twee koperwikkelingen zijn, maar ook een combinatie van rectifier en inverter (ofwel transverter) waar de uitgangsfrequentie gelijk is aan de ingangsfrequentie.
Hoofdweg:
Terug naar de vraag, waarom is hard-switching nadelig tov. resonant.
de crux ligt bij de niet-ideale schakelaar(Mosfet).
beschouwen we 3 toestanden:
- ingeschakeld
- uitgeschakeld
- overgang van in- en uitschakelen en andersom.
ingeschakeld: de MOSFet heeft een lage weerstand, en geleidt een flinke stroom. Pverlies=Id*Uds -->klein
uitgeschakeld: de MOSFet heeft een zeer hoge weerstand, en geleidt nauwelijks (helemaal niet als we de lekstroom buiten beschouwing laten). Pverlies=Ileak*Uds -->verwaarloosbaar klein
Overgang van in- naar uitschakelen:
probleem: de MOSFet kan niet oneindig snel van de ingeschakelde toestand in de uitgeschakelde toestand wisselen
tijdens het omschakelen stijgt de Uds, terwijl de Id tegelijkertijd daalt. het produkt Id*Uds is niet langer klein (ook al is het maar een heel korte tijd) en veroorzaakt flinke verliezen, de schakelverliezen.
Overgang van uit- naar inschakelen.
Ook hier geldt: de mosfet kan niet oneindig snel van uit naar aan.
Tijdens de omschakeling daalt Uds, terwijl Id stijgt. ook hier ontstaan schakelverliezen.
Zo, nu het resonante verhaal. Doordat de stroom in de serieresonante inverter een sinusvorm heeft met een door passieve componenten (L en C) bepaalde frequentie, treedt er op een gegeven moment een nuldoorgang op in de stroom. Lukt het je om precies op dit moment om te schakelen, heb je een stroom van 0 (of praktisch 0) en daardoor reduceer je de schakelverliezen ook behoorlijk. (0 maal een spanning blijft 0 vermogen)
Natuurlijk zitten er nog een paar addertjes onder het gras, maar in grote lijnen is dit het voordeel van resonant schakelen.
dit is dus ZCS. Voor ZVS pas je een andere truuk toe, doordat de schakeling in zijn geheel een beetje inductief is (strooi-inductiviteit van de transformator) kun je door een dode tijd tussen het omschakelen van de hoge en de lage FET in te voeren er voor zorgen dat de zelfinductie de spanning over de FETs tot 0 reduceert, voordat je de FET inschakelt. Bij resonant schakelen kunnen ZVS en ZCS hand in had gaan.
Natuurlijk heeft resonant schakelen ook een nadeel tov. hard schakelen. Bij hard schakelen kun je de duty-cycle van de blokgolf varieren, en daarmee de uitgangsspanning constant houden bij wisselende ingangsspanning. Voor resonant schakelen moet je een vaste duty-cycle hebben van 50%. (meestal net iets kleiner vanwege de dode tijd tussen de halfgeleiders)