BOOST软开关技术综述
一种新型无源无损软开关Boost变换器

一种新型无源无损软开关Boost变换器1前言开关电源目前存在五个挑战性的问题,能否更加小型化就是其中之一。
使开关电源小型化的重要途径是提高开关频率。
高频化能使变压器和电感等磁性元件以及电容体积和重量大为减少,从而提高变换器的功率密度。
但是提高开关频率的同时也增加了开关损耗,并使电磁干扰更加严重。
采用软开关技术可以降低开关损耗,使开关电源可以在低损耗情况下实现高频运行。
其实现方法可分为有源和无源软开关技术。
有源软开关技术在原有电路上附加有源器件(如开关),价格比较昂贵,工作时还要增加控制电路以对附加开关进行控制,电路复杂,可靠性比较差。
相比之下,无源软开关电路简单,可靠性高,价格便宜。
这些优点使得无源软开关近几年倍受青睐。
对于PWM变换器,无源软开关通过降低有源开关的di/dt和dv/dt 来实现零电流导通和/或零电压关断,以减少开关损耗。
文献[1]对无源软开关技术进行了总结,并提出了无源无损软开关PWM变换器合成方法。
根据这种方法,可以合成多种性能良好的软开关PWM变换器。
本文对其中的一种合成新型软开关Boost变换器的工作原理及参数选择进行了分析,给出理论波形和仿真波形,并对其进行分析。
2工作原理这种新型无源软开关变换器在Boost基本拓扑基础上附加了一个子电路,。
子电路包括一个电感Lr,两个电容Cs、Cr,三个二极管D1、D2和D3。
Lr提供主开关零电流开通条件,限制二极管D的反向恢复电流。
电容Cs提供开关零电压关断条件。
电容Cr为电感Lr能量恢复提供能量。
这种变换器有七种运行模态。
假设各种元器件为理想元器件,且Cs(1)t开关S处于关断状态,此时vcs=VO,vcr=0,iLr=iin。
简化电路,波形图。
(2)t0~t1从t0开始,开关S导通,电流iLr线性下降,简化电路。
t=t1时,电流iLr减少到零,二极管D关断,波形图。
这段时间为:t0-1=t1-t0=(1)(3)t1~t2图1新型无源无损软开关Boost变换器图2新型无源无损软开关Boost变换器的工作模态图3Boost变换器各电流和电压波形图从t1开始,Cs开始经D2,Cr、Lr和开关S放电,vcr从零上升,电流iLr从零反方向增加,简化电路,波形图。
BOOST电路方案设计

BOOST电路方案设计1.引言BOOST电路是一种非隔离型DC-DC转换器,它通过开关元件(通常是MOSFET)周期性地开启和关闭来控制电压的升降。
BOOST电路通常应用于需要较高电压的应用,如LCD驱动、LED照明和无线充电等。
2.基本构成BOOST电路由四个主要组成部分组成:输入电感(inductor)、开关元件(switch)、输出电容(output capacitor)和负载电阻(load resistor)。
输入电感用于储存能量,开关元件用于控制能量的输送,输出电容用于稳定输出电压,而负载电阻则是输出电压的负载。
3.工作原理当开关元件关闭时,输入电感会储存电能。
当开关元件开启时,输入电感会释放电能,输出电容会通过负载电阻释放电能。
通过周期性的开关操作,电路可以将输入电压升压至所需的输出电压。
4.参数选择设计BOOST电路时,需要选择合适的组件参数以满足设计需求。
以下是一些常见参数及其选择方法:-输入电感:选择合适的电感值可以平衡能量转移的速度和电流波动的大小。
较大的电感值可以减小电流波动,但会增加开关元件的压力。
较小的电感值则会增加电流波动,但可以提高转换效率。
-开关元件:开关元件通常选用MOSFET,选择合适的MOSFET可以确保开关过程的效率和可靠性。
应根据输入电压、输出电压、负载电流和开关频率等参数来选择适当的MOSFET。
-输出电容:输出电容用于平滑输出电压,防止输出电压波动。
电容的选择应根据输出电流和输出电压的需求来确定。
-负载电阻:负载电阻决定了输出电流的大小,应根据负载电流的需求来选择合适的负载电阻。
5.控制电路6.保护电路为了确保BOOST电路的正常工作,还需要设计合适的保护电路。
保护电路可以对输入电压过高、输出电流过大和开关元件温度过高等异常情况进行保护,避免损坏电路。
7.总结BOOST电路是一种常用的DC-DC转换器,通过将低电压转换为较高电压,实现对高压负载的驱动。
一种新颖的隔离型软开关Boost变换器的研究的开题报告

一种新颖的隔离型软开关Boost变换器的研究的开题报告研究背景:在现代电力系统中,频繁使用的DC/DC开关变换器可以将一个直流输入电压转换为另一个不同电压的直流电压。
传统的DC/DC开关变换器结构复杂且存在与FET耦合的恶性开关失效问题,增加了系统的设计和维护成本。
因此,研究一种新颖的隔离型软开关Boost变换器可以满足高效率、高功率密度、低EMI以及恶性开关失效问题等要求,这对于提高工业生产效率、节约电能、降低能源消耗是非常有价值的。
研究内容:本研究将探讨一种新颖的隔离型软开关Boost变换器的设计、优化及实现方法。
该变换器采用硅基软开关技术,实现从低压到高压的直流电压转换。
针对该变换器的结构设计和参数选取,本研究将进行理论分析,数值模拟以及硬件实验, 探讨其动态性能与静态性能,实现高效率,高性能。
研究方法:本研究将采用以下方法:1. 系统分析 Boost 变换器原理及结构分析;2. 设计模型:理论在进行模型设计时需要考虑以下几个方面,包括软开关 Boost 变换器拓扑结构设计及电路参数选取等。
3. 数值模拟:针对变换器的设计模型,进行基于 Matlab/Simulink 环境的稳态分析与设计优化等数值模拟;4. 硬件实验:根据理论模型及数值模拟结果,进行硬件实验验证。
利用实验平台各部件进行系统组装,以验证系统的动态性能和静态性能。
研究意义:通过实现一种新型的隔离型软开关 Boost 变换器,具有更高的转换效率和更小的EMI。
同时,该变换器所需的器件数量较传统变换器更少,设计简单、维护成本低。
因此,在今后工业生产及家居用电领域中将有广泛的应用前景。
研究难点:本研究的难点主要集中在如下几个方面:1. Boost 变换器动态特性的分析及优化研究;2. 结构设计中软开关的特性分析与实现;3. 选取器件参数的综合考虑,内部电感$(L_1,L_2)$及电容$C$(C1,C2)等参数选取;4. 推导并验证理论模型的正确性。
Boost型功率变流器有源软开关拓扑技术研究

Boost型功率变流器有源软开关拓扑技术研究一、本文概述随着能源危机和环境污染问题的日益严重,电力电子技术在节能减排、提高能源利用率方面扮演着越来越重要的角色。
其中,功率变流器作为电力电子设备的重要组成部分,其性能直接影响着能源转换和使用的效率。
传统的功率变流器在开关过程中存在较大的能量损耗和电磁干扰,限制了其应用范围和性能提升。
因此,研究新型的功率变流器拓扑技术,实现开关过程的有源软开关,对于提高功率变流器的效率和稳定性具有重要意义。
本文旨在研究Boost型功率变流器有源软开关拓扑技术,通过对Boost型功率变流器的工作原理和开关过程进行深入分析,提出了一种基于有源软开关技术的改进拓扑结构。
该拓扑结构通过在开关过程中引入辅助电路和控制策略,实现了开关管的零电压或零电流开关,从而减小了开关损耗,提高了功率变流器的效率。
本文还对所提出的拓扑结构进行了仿真和实验研究,验证了其可行性和优越性。
本文的研究内容不仅为Boost型功率变流器有源软开关拓扑技术的设计提供了理论依据和实践指导,也为其他类型的功率变流器拓扑技术的优化和创新提供了有益的参考和借鉴。
本文的研究成果对于推动电力电子技术的发展,提高能源转换和使用的效率,促进节能减排和可持续发展具有重要的现实意义和应用价值。
二、Boost型功率变流器的基本原理与特点Boost型功率变流器是一种在能源转换和电力管理领域广泛应用的电力电子设备。
其基本原理和特点主要体现在其独特的电路拓扑结构和控制策略上,这些特点使得Boost型功率变流器在电力系统中发挥着重要的作用。
Boost型功率变流器的基本原理是基于Boost升压电路。
在电力系统中,Boost电路通常用于提高电源电压,以满足高电压负载的需求。
Boost电路通过电感器、开关管和二极管等元件的协同工作,实现了电源电压的提升。
当开关管导通时,电感器储存能量;当开关管断开时,电感器释放能量,使得输出电压高于输入电压。
boost电路

Boost电路概述Boost电路,也称为升压转换器,是一种用于将输入电压升高到较高输出电压的电路。
它是一种常见的DC-DC转换器,广泛应用于各种电子设备中,例如无线通信,电源管理系统等。
Boost电路的工作原理是通过切换电源,将低电压输入转换为高电压输出。
它由开关管、电感和电容等组成,采用周期性的开关操作来实现电压升高的功能。
在Boost电路中,输入端通过开关管连接到电感。
当开关管打开时,电感中的电流开始增大。
关闭开关管时,电感中的电流开始减小。
通过电感中的电流变化,将输入电压转换为较高的输出电压。
在这个文档中,我们将介绍Boost电路的基本原理、应用和设计。
工作原理Boost电路的工作原理可以分为两个阶段:开关管导通和关闭。
开关管导通在Boost电路的导通阶段,开关管连接到电感。
输入电源通过开关管和电感,通过电感储存能量。
当开关管导通时,电流开始流经电感和开关管。
在这个过程中,电感充电,并将输入电压储存在电感中。
此时,输出电压等于输入电压。
关闭在Boost电路的关闭阶段,开关管断开连接,电感的储能开始释放。
电感的储能释放通过电容来提供给负载。
在这个过程中,电路通过切换电源的方式,将电感中储存的能量传输到电容。
因为电感中储存的能量是依赖于电流的变化的,所以输出电压将会增加。
输出电压的增加是通过控制导通时间和断开时间来实现的。
应用Boost电路在许多应用中具有重要的作用。
以下是一些Boost电路的常见应用:无线通信在无线通信领域,Boost电路被广泛应用于信号放大和发射电路。
通过将低电压信号转换为高电压信号,可以实现信号的放大和增强。
电源管理系统Boost电路在电源管理系统中起着关键的角色。
在移动设备和电池供电系统中,Boost电路用于将低电压的电池电压提升到设备所需的工作电压。
照明系统Boost电路被广泛应用于LED照明系统中。
通过将低电压转换为高电压,可以为LED提供所需的电压和电流,以便正确发光。
软开关技术综述

软开关技术综述摘要:软开关是电力变换领域的重要分支,本文分析了软开关专利方面中关于专利申请量、申请人和技术分布等信息,并简单分析了丰田自动车株式会社在软开关方面的专利申请。
关键词:软开关;申请;专利在电力电子中,开关元件在电压很高或电流很大的条件下,在门级驱动下进行导通或关断的过程称为硬开关,在开关的导通与关断瞬间会产生很大的开关损耗和电磁干扰,同时,为了提升开关变换器的功率密度,需要提高开关元件工作时的频率,但由此又会增加开关损耗,所以为了在减小变换器的体积和重量,实现高频化的同时,减小开关过程的开关损耗,软开关应运而生。
软开关通常以零电压开关ZVS或零电流开关ZVS进行换流,其开关损耗和产生的EMI比传统的PWM变换器小得多。
一、专利申请量、申请人申请量:下图给出了软开关技术相关的专利申请量的发展趋势,从图中可以看出软开关在申请量上处于增长的状态。
申请人:通过数据分析,发现华为、丰田、南航、三星和浙江大学关于软开关方面的申请量较多,说明软开关在理论和实践应用中都处于发展状态。
二、技术脉络根据发展路程,直流软开关技术分为:全谐振变换器、准谐振变换器、零开关PWM变换器、零转移PWM变换器和无源无损软开关技术。
其中,全谐振和准谐振软开关技术由于采用频率控制,应用范围受到了限制,但是其具有很小的EMI又为其开阔了应用前景。
零开关PWM变换器和零转移PWM变换器由于是恒定频率控制,应用范围很广,但减小辅助开关数量和实现辅助开关的软开关成为了关注的焦点。
无源无损软开关技术由于其较低的成本和控制复杂度受到了欢迎,被认为是未来软开关电路的发展趋势。
1997年8月28日TRW公司提出了申请号为CN971175195的一种带有PWM软切换的双正向转换器,与上述仅利用谐振电路实现固态开关软切换不同,本申请的主开关和辅助开关均带有用于将固态开关的切换损耗减小到最小的无损耗阻尼器,这样能够减小电路的复杂度,并消除电路的切换损耗和倒向恢复损耗,从而使软开关在DC-DC隔离电路中的应用更广泛。
四种软开关BOOST电路的分析与仿真(图清晰)

四种常用BOOST带软开关电路的分析与仿真 (图清晰)软开关的实质是什么?所谓软开关,就是利用电感电流不能突变这个特性,用电感来限制开关管开通过程的电流上升速率,实现零电流开通。
利用电容电压不能突变的特性,用电容来限制开关管关断过程的电压上升速率,实现零电压关断。
并且利用LC谐振回路的电流与电压存在相位差的特性,用电感电流给MOS结电容放电,从而实现零电压开通。
或是在管子关断之前,电流就已经过零,从而实现零电流关断。
软开关的拓扑结构非常多,每种基本的拓扑结构上都可以演变出多种的软开关拓扑。
我们在这里,仅对比较常用的,适用于APFC电路的BOOST结构的软开关作一个简单介绍并作仿真。
我们先看看基本的BOOST电路存在的问题,下图是最典型的BOOST电路:假设电感电流处于连续模式,驱动信号占空比为D。
那么根据稳态时,磁芯的正向励磁伏秒积和反向励磁伏秒积相同这个关系,可以得到下式:VIN×D=(VOUT-VIN)(1-D),那么可以知道:VOUT=VIN/(1-D)那么对于BOOST电路来说,最大的特点就是输出电压比输入电压高,这也就是这个拓扑叫做BOOST电路的原因。
另外,BOOST电路也有另外一个名称:upconverter,此乃题外话,暂且按下不表。
对于传统的BOOST电路,这个电路存在的问题在哪里呢?我们知道,电力电子的功率器件,并不是理想的器件。
在基本的BOOST电路中:1、当MOS管开通时,由于MOS管存在结电容,那么开通的时候,结电容COSS储存的能量几乎完全以热的方式消耗在MOS的导通过程。
其损耗功率为COSSV2fS/2,fS是开关频率。
V为结电容上的电压,在此处V=VOUT。
(注意:结电容与静电容有些不一样,是和MOS 上承受的电压相关的。
)2、当MOS管开通时,升压二极管在由正向导通向反偏截止的过程中,存在一个反向恢复过程,在这个过程中,会有很大的电流尖峰流过二极管与MOS管,从而导致功率损耗。
软开关技术综述

软开关技术综述开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开元件的占空比来调整输出电压。
开关电源的构成框图如图1所示,它由输入电路、变换电路、输出电路和控制电路等组成。
功率变换是其核心部分,主要由开关电路和变压器组成。
为了满足高功率密度的要求,变换器需要工作在高频状态,开关晶体管要采用开关速度高、导通和关断时间短的晶体臂,最典型的功率开关晶体管有功率晶体管(CTR)、功率场效应管(MOSFET)和绝缘型双极型晶体管(IGBT)等3种。
控制方式分为脉宽调制、脉频调制、脉宽和频率混合调制等3种,其中最常用的是脉宽调制(PWM)方式。
从60年代开始得到发展和应用的DC-DC PWM功率变换技术是一种硬开关技术。
为了使开关电源在高频状态下也能高效率地运行,国内外电力电子界和电源技术界自70年代以来,不断研究开发高频软开关技术。
软开关和硬开关波形比较如图2所示。
从图可以看出,软开关的特点是功率器件在零电压条件下导通(或关断),在零电流条件下关断(或导通)。
与硬开关相比,软开关的功率器件在零电压、零电流条件下工作,功率器件开关损耗小。
与此同时,du/dt和di/dt大为下降,所以它能消除相应的电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI),提高了变换器的可靠性。
同时,为了减小变换器的体积和重量,必须实现高频化。
要提高开关频率,同时提高变换器的变换效率,就必须减小开关损耗。
减小开关损耗的途径就是实现开关管的软开关,因此软开关技术软开关技术已经成为是开关变换技术的一个重要的研究方向。
本文对软开关和硬开关的工作特性进行比较,并对软开关技术进行了详细阐述。
2 硬开关的工作特性是开关管开关时的电压和电流波形。
开关管不是理想器件,因此在开关管开关工作时,要产生开通损耗和关断损耗,统称为开关损耗(Switching Loss)。
开关频率越高,总的开关损耗越大,变换器的效率就越低。
开关损耗的存在限制了变换器开关频率的提高,从而限制了变换器的小型化和轻量化。
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BOOST软开关技术综述O 引言近二十年来电力电子技术得到了飞速的发展,已广泛应用到电力、冶金、化工、煤炭、通讯、家电等领域。
多数电力电子装置通过整流器与电力网接口,经典的整流器是一个由二极管或晶闸管组成的非线性电路,它会在电网中产生大量电流谐波和无功功率,污染电网,成为电力公害。
在20世纪80年代中后期,开关电源有源功率因数校正技术引起了国内外许多学者的重视,进行了许多专题研究并取得了大量成果。
有源功率因数校正技术在整流器与滤波电容之间增加一个DC/DC开关变换器。
在各种单相PFC电路拓扑结构中,Boost升压型功率因数校正电路由于具有主电路结构简单,变换效率高,控制策略易实现等优点而得到广泛应用。
高频化可以减小有源功率因数校正电路的体积、重量,提高电路的功率密度。
为了使电路能够在高频下高效率地运行,有源功率因数校正电路的软开关技术成为重要的研究方向。
本文对单相Boost有源功率因数校正电路软开关技术进行了分类,并对每一类型的电路的拓扑结构、工作方式及工作特点做出了分析。
1.零电压开关(ZVS)PWM功率因数校正电路ZVS工作方式是指利用谐振现象及有关器件的箝位作用,使开关变换器中开关管的电压在开启或关断过程中维持为零。
图1电路为ZVS功率因数校正电路,也称扩展周期准谐振功率因数校正电路。
在辅助开关S1开通时,电感Lr抑制二极管Dr的反向恢复。
电感Lr与电容Cf发生谐振至流过开关S1的电流降至输入电流大小。
开关S2导通后,电感Lr与电容Cf再次谐振至流过开关S1的电流为O,电容Cr两端电压为Vo,使开关S1、开关S2实现ZV—ZCS关断。
电路的不足之处是开关的电流应力比较大。
2 .零电压转换(ZVT)PWM功率因数校正电路在ZVT工作方式中,谐振网络拓扑与主电路是并联的。
零转换PWM功率因数校正电路的导通损耗和开关损耗很小,能实现零开关特性而不增大开关的电流或电压应力,适用于较高电压和大功率的变换器。
图2所示电路是传统的ZVT电路。
电感Lr与主开关S1寄生电容谐振使其寄生二极管导通,开关S1实现ZVS开通;同时,电感Lr抑制了二极管D1的反向恢复,二极管D2为电感Lr中的能量提供释放回路。
此电路的优点在于主开关ZVS开通,二极管D1的反向恢复得到抑制,电路结构简单;不足之处是辅助开关硬开通。
图3所示是对传统ZVT电路的改进电路,其开关时序、丰开关的电压、电流波形与图2相同。
改进之处是在电感回路中串接二极管D3消除升压二极管D1寄生电容与电感Lr寄生振荡;在二极管D2两端并接电容减小了开关S2的关断损耗,可以提高电路的效率。
电路的不足之处是改进后电路的辅助开关仍为硬开通。
图4所示电路主开关S1为ZVS开通,其开通过程与上面两种电路稍有不同,当谐振电感Lsn2与电容Csnl与开关S1寄生电容谐振至开关S1两端电压为零时,开关S1开通;Csnl与Csn2可改善开关S1、S2的关断过程,减小关断损耗;电感Lsn2抑制了二极管D的反向恢复.二极管Db、Dc为电感Lsn2提供能量释放回路。
电路不足之处是辅助开关S2硬开通。
图5电路对图4所示电路进行了改进。
如波形图所示,主开关S1开通前,其寄生二极管已经导通,开关S1实现ZVS开通;开关S1开通后,由于耦合电感的作用,促使流过Lx的电流迅速减小至接近零,辅助开关S2实现了ZCS关断;电容Cr减小了电路的关断损耗。
电路的不足之处是辅助开关S2硬开通,电路结构与工作方式比较复杂。
图6所示电路是对传统ZVT电路的又一改进电路。
在主开关S1开通前,其寄生二极管已经导通,开关S1可实现ZVS开通;开关S1开通后,由于耦合电感的作用,流过辅助开关S2的电流迅速下降至接近零,开关S2被击穿二极管Ds钳制在一个很低的电压,开关S2实现ZCS关断。
电路的不足之处是辅助开关硬开通,电路的结构与工作方式比较复杂。
图7所示电路结构与以上的ZVT结构差别比较大。
主开关S1关断后,二极管D 开通,电容Cc通过耦合电感N2放电.开关S2寄生二极管开通实现了ZVS开通;开关S2关断后,开关S1寄生二极管开通实现了ZVS开通。
同时,耦合电感N1抑制了二极管D的反向恢复,耦合电感N2则为N1中的能量提供了释放回路。
此电路的优点是两个开关均为ZVS开通,二极管D的反向恢复得到抑制,电路结构简单。
不足之处在于两个开关均为硬开关关断,辅助开关S2的电压应力较大。
图8所示电路是一种新型ZVT有源功率因数校正电路。
在辅助开关S2开通前,电容Cr两端电压为负,S2开通后,电感Lr与电容Cs、Cr发生谐振使主开关S1寄生二极管导通实现了ZVS开通;当流过开关S1的电流由负变正时,电感Lr与电容Cb、Cr谐振,二极管D5导通,开关S2实现ZV—ZCS关断。
电路优点在于主开关S1实现了ZVS开通,辅助开关S2实现了ZV.ZCS关断,二极管D1的反向恢复得到抑制,以上几点都可以显著提高电路效率。
电路不足之处是辅助开关硬开通,主开关电流应力比较大。
图9所示电路结构与电路的工作方式比较特殊。
主开关S1关断后,其寄生电容被恒流充电至输出电压Vo,为辅助开关S2提供ZV—ZCS关断,此时二极管D。
及D4导通;开关S2关断后,电感L与开关S2寄生电容发生谐振至开关S2两端电压等于Vo,二极管D3导通;当流过电感L的电流减少至零时,电感L与开关S1、S2的寄生电容谐振,谐振结束时,开关S1和S2两端电压与流过两开关的电流均为零,开关S1和S2实现了ZV-ZCS开通。
此电路的优点是开关S1、S2实现ZV-ZCS开通,开关S1实现了ZVS关断,二极管的反向恢复得到抑制,开关电压电流应力较小,电路结构简单。
不足之处是电感L始终有电流流过,导致电流中环流较大,会增大通态损耗。
3 .零电流开关(ZCS)PWM功率因数校正电路ZCS工作方式是指利用谐振现象及有关器件的箝位作用,使开关变换器中开关管电流在开启或关断过程中维持为零。
从图10电路及波形图可以看出,主开关S1首先开通,通过开关S1的电流逐渐增加至输入电流值,此时二极管D1、D2关断,电容Cr反向充电至Vo;辅助开关S2开通后,电容Cr与Lr2谐振,当电容Cr两端电压降至零时,二极管D1导通,电容Cr与电感Lrl、Lr2谐振至开关S1、S2反并二极管开通,两开关实现ZCS关断。
此电路的优点在于开关S1、S2均实现了ZCS关断,两个二极管的反向恢复得到抑制;不足之处是两开关硬开通,电容Cr与电感Lr2电容Cr与电感Lr1、Lr2的谐振回路要通过输出端,会增大输出端的电压波动。
图11电路是对图10电路进行了改进,改进后的电路工作方式及波形与图10电路基本一致。
图11的电路将二极管两端并联的电容改为与开关S2和电感Lr2并联,这样,谐振回路就不会包含输出端,不会引起输出端电压的波动。
其不足之处仍在于两开关硬开关开通。
图12电路与以上两电路的最大区别在于实现了一个开关的ZVS开通。
如波形图所示,主开关S1开通,感Ls抑制了二极管D的反向恢复,电感Ls与电容Cr谐振,开关S2反并二极管开通,为开关S2提供ZVS开通;电容Cc与电感Ls继续谐振,流过电容Cc的电流反向时,开关S1反并二极管开通,实现ZCS关断。
此电路的优点是主开关S1实现了ZCS关断,辅助开关S2实现了ZVS开通,因此,此电路又称为ZV-ZCS电路。
电路的不足之处在于辅助开关S2的硬关断。
4. 零电流转换(ZCT)PWM功率因数校正电路图13电路为传统的零电流转换功率因数校正电路。
如图13所示,辅助开关S2开通时,电容Cr与电感Lr谐振,主开关S1反并二极管导通,实现ZCS关断;开关S1反并二极管关断后,开关S2关断,二极管D1开通,为电感Lr提供能量释放回路。
此电路的优点是实现了主开关S1的ZCS关断,电路结构简单。
不足之处是,辅助开关硬开关开通关断,二极管的反向恢复没有得到抑制,主开关电流应力较大。
图14电路对传统的ZCT—PWM功率因数校正电路进行了改进。
如图14波形图所示,开关S2开通时,电容Cr、电感Lr谐振,流过二极管D1的电流逐渐减小到零,其反向恢复得到抑制;谐振电流换向后,开关S2反并二极管导通,实现ZCS 关断;开关S2开通后,电容Cr与电感lr谐振,开关S1反并二极管导通,实现ZCS关断。
此电路的优点是实现了开关S1、S2的ZCS关断,二极管的反向恢复得到抑制;不足之处是辅助开关在一个开关周期有两次开关过程,电路工作方式中谐振较多,都会增大电路的损耗。
5 .有源箝位功率因数校正电路在Boost PFC变换器中,为了抑制二极管的反向恢复,在主开关和Boost二极管之间串联一个谐振电感可以有效地抑制二极管的反向恢复,但是当主开关关断时,谐振电感会在开关上产生很大的电压应力,为了保证电路的安全运行,需要有一个箝位电路来箝位电压。
在图15电路中,如波形图所示,主开关Sl关断后,两端电压逐渐上升至箝位电压Vo+Vcc;辅助开关S2寄生二极管开通,电感Lr与电容Cc谐振,开关S2实现ZCS开通;开关S2关断后,二极管Db开通,电感Lr与开关S1寄生电容谐振至开关S1寄生二极管开通,开关S1一实现ZVS开通。
电路增加二极管Dc是为了消除二极管Db结电容与电感Lr的谐振。
电路的优点是实现了,主开关与辅助开关的zvs开通,二极管Db的反向恢复得到抑制;不足之处是开关S1、S2都是硬关断。
复合有源箝位功率因数校正电路对有源箝位功率因数校正电路的改进主要体现在电路拓扑和控制时序两个方面:将二极管D2放在箝位电路外以消除二极管D2结电容与电感Lr的寄生振荡;如图16所示时序可以保证开关S1、S2与二极管D2在任一时刻只有两个器件导通,另一个器件被箝位在Vo+Vcco主开关S1关断后,电感Lr与开关S2寄生电容谐振使寄生二极管导通实现ZVS开通;开关S2关断后,电感Lr与开关S1、S2寄生电容谐振使开关S1寄生二极管导通实现ZVS开通。
此电路的优点在于两个开关均实现了ZVS开通,二极管的反向恢复得到抑制,电路结构简单;不足之处是开关与二极管的电压应力较大。
针对这一不足,提出了最小电压复合有源箝位电路,如图17所示,该电路将电感Lr与辅助开关S2位置进行了交换,开关时序不变,这样,开关S1、S2、二极管D2任两者导通时,另一个被箝位在Voo。
该电路波形与复合有源箝位功率因数校正电路相似,具有它的优点。
6. 带有无损吸收电路的功率因数校正电路6.l 无源无损吸收电路在软开关技术中,无源无损吸收电路不增加额外的有源器件,只是采用无源元件来抑制二极管的反向恢复,并且减小了开关器件的开通和关断损耗,因此具有电路成本低,控制简单等优点。
在图18电路中,开关S断开后其两端电压逐渐被充电至Vo时,二极管Do、Dc 开通,流过二极管Dr的电流逐渐增加,流过二极管Do、的电流逐渐减小至二极管Doj关断,当开关S再次开通时,二极管的反向恢复不会影响开关损耗的增大。