零电压过渡正激型软开关拓扑结构

《零电压过渡正激型软开关拓扑结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、零电压过渡正激型软开关拓扑结构杨旭王兆安电源网讯摘要:本文针对正激型电路分析了零电压过渡po软开关拓扑存在的辅助开关是硬开关的问题，并提出了一种新的辅助开关零电流关断的拓扑，新的拓扑具有效率高、电路简单、易于实现和变压翻磁心利用率高的优点.一个输出功率为10ow的装置上进行的实验证实了拓扑的可行性，同硬开关电路相比，新电路的效率提高3%-4%一、概述电源装置的发展趋势是小型化和轻量化，为了减小装里的体积和重量、提高开关频率是最可行的方法.然而随着开关频率的提高，开关器件的损耗也越来越大，带来了效率降低和发热严重等向题，软开关技术较好的解决了这些问题，给开关变换技术带来了一次革命，电源装

2、置的开关频率从70。年代末期的20kHz迅速提高到现在的500kHz-1MHz,软开关技术主要包括一系列软开关电路拓扑及相应的控制技术，从出现至今，已经历了不断完善的三个发展阶段!11:1)零电压和零电流准谐振电路;2),V电压和零电流开关PWM电路;3)!T电压和零电流过渡PWM电路.其中零电压过渡PWM(ZVTPWM)电路具有高效、易于实现、开关频率固定等诸多优点，被广泛地用于PFC整流电路和各种DC-DC变换电路。然而这一拓扑也存在一些不足之处，电路中的辅助开关工作在硬开关的条件下，会产生一定的开关损耗和开关噪声，因此有必要寻求新的拓扑，改善铺助开关的开关条件.本文针对应用十分广

3、泛的正激型电路，分析了零电压过渡PWM电路的基本原理和存在的问题，并提出了一种新的辅助开关零电流关断的零电压过渡PWM拓扑，它结构简单，容易实现.在一个功率为100W的装置上进行的实验证实了电路的可行性，同硬开关电路相比，电路的效率有了明显的提高.二、零电压过渡PWIA软开关电路的基本原理存在的主要问题以正激型电路为例，零电压过渡PWM(ZVTPWM)电路的拓扑见图la，其各点的原理性波形见图b辅助开关VM超前于主开关VI开通，通过L}1与C的谐振使Vi两端的电压，咚降为雳，这时使vi开通，就不会产生开通损耗.由于C的存在，vi关断后电压UCE的上升IMM,因此vi的关断损耗也会明显降

4、低.VI的关断使二极管VDI关断，而VI的开通使VD2关断，由VD、和VD:关断时经历严重的反向恢复过程，产生损耗和噪声.高的迄弄黔弄通后，辅助开关VM关断，电感Lrl的电流转移到、中，。二极管VD3向电源回懊.辅助开关VM是硬关断的.一在新PWM电路虫主开关器件和整流二极管的开关条件都是很好的，但辅助开关的却并不好。辅助开关处理的电流有效值并不大，所以可以用电流容量较小的器件，通态损耗并不大.伽开通后其电流上升率受谐振电感Lr、限制，因此其开通损耗也不会很大，但其关断时电流很大，一般大于主开关vi关断的电流，而且VM关断后其两端电压上升很快，因此，辅助开关的关断损耗会比较大.三、新的

5、软开关电路拓扑及工作原理图2拓扑及原理性波形这一拓扑的墓本结构是单管正激型电路，主开关为VI，图中画出了它的反并联二极管，电容C包含了实际的电容元件和VI的结电容，VDI,VD2为二次侧整流电路，电感L和电容C构成输出滤波电路.同传统的硬开关正激电路不同，新的电路中没有复位绕组，变压器磁心复位的原理本文将详细介绍.绕组N3、谐振电感L零电压过渡。二极管VD3和辅助开关VM构成辅助换电路，实现主开关的变压器的匝比为Ni:N3=1:K,(K>1).N,:N2=1:K,K关断后主开关两端电压uCE上升率受到限制，vi的关断损耗也会明显降低.这种拓扑不仅改善了主开关VI的开通和关断条件，而且

6、辅助开关VM的也是在零电流的条件下关断的，四个二极管的关断过程也是“软”的，这样，所有的开关器件的开关条件都比较好，电路的总损耗会明显下降.四、变压器磁芯的复位与传统的正激电路不同，新的拓扑中没有变压器复位绕组和复位用的二极管，主开关关断期间变压器的复位由电容G完成.VI关断后、变压器的激磁电感L二与电容G形成谐振，等效电路如图3a,VI关断后，输出滤波电感L向电容C充电、uCE迅速上升，当uCE=Ui,时，二极管VD2导通，VDi关断，L、开始同C谐振，存储在Lm中的激磁电流IL.向C充电，uCE逐渐升高，激磁电流则不断减小，当激磁电流减小到零时·UCa达到峰值、此时变压器的碱动势已

7、为零，磁通的值为剩磁.接下来C开始通过Lm放电，激磁电流反向，变压器中磁动势反向，磁通进一步降低，直到VI开通.图3复位过程谐振等效电路和原理性波形传统的正激电路由于复位电路中电流不能反向，因此复位后磁通为剩磁，变压器磁心的利用率受到限制、而新的电路在复位过程中磁通可以低于剩磁，甚至低于零，大大提高了变压器磁心的利用率、在同样的工作电压和开关频率的条件下，可以减少匝数或降低损耗，有利于提高效率、降低成本.复位过程中C的谐振电压最大值为其中，I+