基于软开关与磁集成技术cuk变换器

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1、变流技术一《电气自动化)2ol0年第32卷第3期Conve~erTechniques基于软开关与磁集成技术的Cuk变换器合肥工业大学电气与自动化工程学院(安徽合肥230009)钟安明汤华奇摘要：介绍了一种新型Cuk变换器，它同时应用了软开关与磁集成技术，实现输入、输出电感的电流零纹波，主开关管零电压开通，从而大大减少了高频开关电源的损耗和噪声，提高系统的整体效率和功率密度。描述了该变换器的拓扑结构、工作原理、参数设计方法，并对该变换器进行仿真，仿真结果证明了理论分析的正确性。关键词：软开关磁集成Cuk变换器开关电源【中图分类号】TM4

2、6[文献标识码】A【文章编号】1000．3886(2010)03．0033．03ACukConverterUsingSoftSwitchingandMagnetic-—integrationTech--ntques(HefeiUniversityofTechnology,HefeiAnhui230009，China)ZhongAnmingTangHuaqiAbstract：AnovelCukeonve~erusingsoftswitchingandmagnetics-integrationtechnologyisproposedint

3、hispaper．Theconverterachieveszerovoltagetransition(zVT)andeliminatestheripplecurrentthroughbothinputandoutputinduetors，thereforelowloss，lownoise，lowEMI，highefficiencyandhighpowerdensityoftheconvel~erareeasilyachieved．Thetopologyconfiguration，operatingprinciple，character

4、isticsandparameterdesigningoftheconvenerarealsopresented．Intheend，itshowsthesimulationoftheproposedcon—ve~er，andthesimulationresultsverifytheacademicanalysis．Keywords：softswitchingintegratedmagneticscukconvenerswitchingpowersupply0引言1Cuk变换器分析[3-4】Cuk电路根据boost电路和buck电路的组

5、合，进行变换后在基本的Cuk变换器中，引入一个软开关单元，实现主开关得到的，其拓扑如图1(a)所示。它由一个中间电容C。传输功率，零电压转换(ZVT)，同时，将电感厶、厶耦合在一个磁芯上，实现并且在开关管开通、关断期间，变换器能够持续传输功率。输入、电感与电感的磁集成，软开关与磁集成技术结合，便产生了图输出端各有一电感厶、厶，假如能实现输入、输出电感的电流零纹1(b)所示的新型电路拓扑。该拓扑一个开关周期的具体工作过程波，便可以大大减小射频干扰(RFI)与电磁干扰(EMI)。软开关技术】，就是利用谐振原理，在功率开关器件的开通或关断过

6、程中，使开关管的电压或电流等于零，实现功率开关器件的零电(a)基本Cuk变换器Uo压开通或零电流关断，从而解决了硬开关方式工作带来的诸多问题。磁集成技术(IntegratedMagnetics)是将分立磁性元件通过一定的耦合，集成到一个磁芯上，既减小了电力电子装置的体积，提高系统的功率密度，又减小了纹波，简化各种滤波器，(b)新型CuI菠换器增强了装置的电磁兼容能力。在新型半导体器件、新电磁材料、新变换技术、新控制理论和新软件的时代背景下，开关电源朝着高频率、高效率、高功率密度、高功率因数和高可靠性方向快速发展。本文将软开关、孵D1鬯

7、L2上T。磁集成技术相结合，应用到Cuk变换器中，具(c】新型隔商uI(变换器(d)新型Cuk变换器的主要波形有巨大的理论与实用价值。图1Cuk变换器及其主要波形图ElectricaIAutomationl33《电气自动化)2010年第32卷第3期变流技术在文献【4】中已有详细讲解，本文不再重复。别设置一个耦合电感，但设计成本很高，不利于技术的推广。1．1隔离型Cuk变换器图1(c)所示的隔离型Cuk变换器，可以将厶、与变压器Tt为了增强输入、输出之间的抗干扰能力，提高变换器的整体可集成到一个磁芯上，实现厶、同时实现电流零纹波。按照图

8、3所靠性，在图1(b)的基础上，引入一个高频变压器，便实现了输示，将厶、、Tr的初、次级绕组共同绕制于一个铁氧体EI磁芯上，入、输出之间电气隔离，如图I(c)所示。在这个变换器中，假如能将Ⅳ1、Ⅳ2分别为厶、的绕组，Ⅳ]