无源无损缓冲电路及其新拓扑

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1、无源无损缓冲电路及其新拓扑

2、第1内容加载中...(a)MVS(b)MVS500)this.style.ouseg(this)">(c)Non-MVS(d)Non-MVS500)this.style.ouseg(this)">(e)Non-MVS(f)Non-MVS图1无源无损缓冲电路拓扑结构3结构原理与实现方法硬开关电路在开关时，存在3种损耗：1）开通时，由续流二极管的反向恢复电流引起的浪涌电流，会导致较大的导通损耗；2）开通时，MOSFET的寄生结电容放电会引起损耗；3）关断时，MOSFET的结电容电压的快速增加，会导致较大的关断损耗。针对硬开关电路的上述损耗构

3、成，一个基本的无源无损缓冲电路一般都包含3个功能电路：1）开通缓冲电路；2）关断缓冲电路；3）馈能电路。常用的方法是用电感（L）与功率管串联，开通时电流只能从零增加，因而“零电流”使开通得到软化；用电容（C）与功率管并联，关断时功率管两端电压只能从零增大，因而“零电压”使关断得到软化；用二极管（D）经过一定的拓扑网络，在功率管开关过程中，将L，C中的存储能量反馈到电源或馈送给负载。根据变换器电路的不同，电容可直接并联于功率管，也可跨接于功率管输出与负载之间，或跨接于功率管输入端与电源正端之间。后两种跨接方式都要求功率管关断之前，电容C已充电到电源电压的大小。馈能电

4、路常用的方法有：当要求一个电容的充电终了电压要大于电源电压时，则电源可通过电感给电容充电，如忽略损耗，充电终了电压将达到2倍电源电压；如一个充好电的电容，在工作中需要改变电压极性，则可通过串联一个电感实现振荡放电来完成；电感还可用于将一个电容的储能转移到另一个电容中去，当然这里还必须有二极管组成的电路配合；能量的存储或转移还可采用互感的方法等等。无源无损缓冲电路的三功能电路结构特点，虽然无法象有源软开关方案那样，在超前或滞后主开关的控制时序下吸收能量或供给能量，以创造出真正的ZVS或ZCS条件，但它通过将开关期间的电压与电流波形错开，使二者的重叠面积最小，可以显著

5、降低前述1）和3）项开关损耗。虽然对2）项的开关器件内寄生结电容的放电损耗，无法被无源无损缓冲电路所消除，但此种损耗较其它开关损耗低得多，对于提高整体效率作用较小。考虑到无源无损缓冲电路没有引入辅助有源器件，和其它软开关方案相比，它没有增加额外的辅助有源器件损耗，因此，在同样的开关损耗功率降低情况下，无源无损缓冲电路可以获得更高的效率提高[4]。所以，无源无损缓冲电路被广泛地应用于P变换器中。4无源无损缓冲电路在DC/DC变换器中的应用随着电力电子技术、计算机技术、通信技术的发展，无源无损缓冲电路不仅广泛应用于PDC/DC变换器，PAC/DC整流器[5]和PDC/

6、AC逆变器[6]中，而且与多电平变换器和PFC也有着密切的联系[7]。以下介绍两种无源无损缓冲电路在PDC/DC变换器中的最新拓扑结构。4.1再生式的无源无损缓冲电路图2为文献[8]提出的一种无源再生式的软开关Boost变换器，它是传统的L＋RCD复合型缓冲电路的改进。其改进点包括：500)this.style.ouseg(this)">图2再生式无源无损缓冲电路1）去掉放电电阻R；2）去掉专门的功率电感器L，巧妙地用一个同输入电感Lp耦合的小功率绕组La代替。下面分析图2电路的工作过程。分析中假设：1）输入电压Vi恒定，主电感Lp远大于缓冲电感Ls，以致输入电流

7、Is恒定；2）输出电容Co足够大，以致输出电压Vo恒定；3）只考虑续流二极管D的反向恢复电流和主开关S的开关过渡时间，其它元器件均为理想的；4）初始状态为S关断，D开通，iD=Is。则对感性负载CCM工作情况，稳态时每个周期可以分为以下6个模态，相应的等效电路图和主要波形图如图3及图4所示。500)this.style.ouseg(this)">(a)模态1(t1～t2)等效电路500)this.style.ouseg(this)">(b)模态2(t2～t3)等效电路500)this.style.ouseg(this)">(c)模态3(t3～t4)等效电路500)

8、this.style.ouseg(this)">(d)模态4(t4～t5)等效电路500)this.style.ouseg(this)">(e)模态5(t5～t6)等效电路500)this.style.ouseg(this)">(f)模态6(t6～t7)等效电路图3等效电路图500)this.style.ouseg(this)">图4主要波形图　模态1（t1－t2）在t1时刻，S开通，电感电流iLs线性增大，流经二极管D的电流iD相应减小，直到iD=0，该模态结束；模态2(t2－t3)在t2时刻，二极管D关断，Cs开始放电，耦合绕组La的感应电势使Cs上的电势自举

9、提高，直到