BOOST软开关技术综述.doc

《BOOST软开关技术综述.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、BOOST软开关技术综述0引言近二十年来电力电了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，它会在电网屮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年代屮后期，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电路拓扑结构小，Boost升床型功率因数校正电路由于具有主

2、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，使开关变换器屮开关管的电压在开启或关断过程屮维持为零。图1电路为ZVS功率因数校正电路，也称扩展周期准谐振

3、功率因数校正电路。在辅助开关S1开通吋，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0,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Z处是开关的电流应力比较大。图I扩展周期准谐振功率因数校.正•电路2•零电压转换(ZVT)PWM功率因数校正电路在ZVT工作方式屮，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，

4、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Lt抑制了二极管D1的反向恢复,二极管D2为电感Lr屮的能量提供释放回路。'军ZVT-PWM功率因数校正电路之一及波形图3ZVT-PWM功率因数校正电路之二及波形图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破开通。图3所示是对传统ZVT电路的改进电路，其开关吋序、丰开关的电丿玉、电流波形与图2相同。改进之处是在电感回路屮串接二极管D3消除

5、升用二极管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Z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S1两端电丿*为零吋，开关S1开通；Csml与Cs门2可改善开关SI、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、De为电感Lsn2提供能量释放回路。图4ZVP-PWM功率因数校正电路之三及波形图电路不足之处是辅助开关

6、S2硬开通。图5屯路对图4所示屯路进行了改进。如波形图所示，主开关S1开通前，其寄生二极管己经导通，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f电路的关断损耗。图5ZVT-PWM功率因数校正电路之四及波形图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电路的乂一改进电路。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

7、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。VgM图6ZVT-I'WM功率因数校正电路之五及波形图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，屯容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屮的能量提供了释放回路。图7ZVT-PWM功率因数校正电路之六及波形图此电路的

8、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Z处在于两个开关均为硬开关关断，辅助开关S2的电床应力较大。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