摘要：詳細分析了一種新穎的Boost軟開關變換器，在傳統(tǒng)的Boost變換器基礎上加上緩沖元件電感和電容，從而實現(xiàn)開關管的零電流開通和零電壓關斷。提出了基于DSP的新型控制算法，該算法僅需在一個開關周期內(nèi)采樣負載電流和輸入電壓來計算占空比，實現(xiàn)功率因數(shù)校正(PF C)的目的，控制簡單，實時性好。實驗結果表明，該新型的變換器工作在軟開關模式下，并且實現(xiàn)輸入側的單位功率因數(shù)。
關鍵詞：變換器；軟開關；功率因數(shù)校正

1 引言
在功率開關器件向著高頻化、大功率、小型化方向發(fā)展的同時，也帶來了更大的開關損耗和嚴重的電磁干擾，因此軟開關技術便逐步發(fā)展起來。在大功率應用場合，因具有較高的可靠性、效率和性價比，控制簡單，無源軟開關比有源軟開關有更好的發(fā)展前景。目前，較為成熟的軟開關技術大都集中在Buck和Boost方面。在此介紹了一種新穎的Boost軟開關變換器，由傳統(tǒng)Boost變換器加上由電感電容和二極管組成的無源無損緩沖電路構成，其結構簡單、控制容易，可在較寬負載范圍內(nèi)實現(xiàn)軟開關，并能有效降低電路開關損耗。
目前，應用DSP有許多優(yōu)點，包括較易執(zhí)行復雜的控制方法，可靈活地修改設計以適應特定用戶的需要等。DSP廣泛應用于電力電子研究領域，可以在后級電源電路使用數(shù)字控制的同時，直接加入數(shù)字控制的前級有源功率因數(shù)校正(APFC)電路。在此提出一種基于DSP的PFC實現(xiàn)方法，詳細分析了其控制過程，并通過實驗驗證了分析的正確性和合理性。

2 Boost無源無損軟開關變換器工作過程
采用無源無損緩沖電路的Boost軟開關變換器如圖1所示。

它由傳統(tǒng)Boost電路(功率開關管VS、主電感Lf、整流二極管VD0和穩(wěn)壓電容C0)加無源無損緩沖電路(諧振電感Lr、諧振電容Cr1，Cr2及續(xù)流二極管VD1～VD3)構成。對輸入電壓信號采用LV25-P型電壓傳感器實現(xiàn)隔離和檢測，對輸出電流信號采用高頻互感器實現(xiàn)隔離和檢測，然后通過電壓、電流調(diào)節(jié)器及限幅環(huán)節(jié)將信號限制在0～3 V之內(nèi)，最后輸入到DSP的A／D轉(zhuǎn)換單元，通過一種新型控制算法，在DSP中進行運算處理，計算出變換器的占空比來實現(xiàn)PFC。為便于分析該變換器工作過程，假設：Lf足夠大，可視作恒流源；C0足夠大，可視作恒壓源：Boost變換器工作在平均電流連續(xù)模式。電路工作模式如下：
模式1(t0～t1) VS開通，由于Lr作用，流過VS的電流不能突變，VS為零電流開通，主電感電流iLr和開關管電流iVS都線性增加，iVD0減小，Cr2放電、Cr1充電，Cr2與Lr諧振，t1時刻iVD0減小到零。
模式2(t1～t2) 在這一階段C0給負載供電，Cr2與Lr繼續(xù)諧振，Cr2繼續(xù)放電，Cr1繼續(xù)充電，iLf仍然增加，t2時刻VD1開始導通，并且Cr2兩端電壓uCr2下降到零。
模式3(t2～t3) VD1導通，iVD1不斷增加，is，iLf，iCr1，iCr2都減小，t3時刻iVD1達到極大值，iCr2減小到零，Cr2兩端反向充電電壓達到極大值。
模式4(t3～t4) Cr2反向放電，t4時刻iCr2達到負的極大值，iVD2=iCr1=0并保持不變，Cr1充電結束，uCr1達到最大，iLr=iLf，并保持不變，iVS達到最小值。
模式5(t4～t5) 該階段Cr2繼續(xù)反向放電，t5時刻，iVD1=iCr2=0，Cr2反向放電結束，且uCr2=0。
模式6(t5～t6) 該階段VS仍開通，Lf繼續(xù)充電。此時iLf=iLr=iVS，t6時刻關斷VS。