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      Boost電路的一種軟開關(guān)實現(xiàn)方法

      作者: 時間:2011-02-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

      本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/179648.htm

      在這種情況下,一個周期可以分為6個階段,各個階段的等效電路如圖5所示。其工作原理描述如下。

      1)階段1〔t0t1〕 該階段,S1導(dǎo)通,L上承受輸入電壓,L上的電流正向線性增加,從負(fù)值變?yōu)檎?。?i>t1時刻,S1關(guān)斷,該階段結(jié)束。

      2)階段2〔t1t2〕 S1關(guān)斷后,電感電流為正,對S1的結(jié)電容進(jìn)行充電,使S2的結(jié)電容放電,S2的漏源電壓可以近似認(rèn)為線性下降。直到S2的漏源電壓下降到零,該階段結(jié)束。

      3)階段3〔t2t3〕 當(dāng)S2的漏源電壓下降到零之后,S2的寄生二極管就導(dǎo)通,將S2的漏源電壓箝在零電壓狀態(tài),也就是為S2的零電壓導(dǎo)通創(chuàng)造了條件。

      4)階段4〔t3t4〕 S2的門極變?yōu)楦唠娖?,S2零電壓開通。電感L上的電流又流過S2。L上承受輸出電壓和輸入電壓之差,電流線性減小,直到變?yōu)樨?fù)值,然后S2關(guān)斷,該階段結(jié)束。

      5)階段5〔t4t5〕此時電感L上的電流方向為負(fù),正好可以使S1的結(jié)電容進(jìn)行放電,對S2的結(jié)電容進(jìn)行充電。S1的漏源電壓可以近似認(rèn)為線性下降。直到S1的漏源電壓下降到零,該階段結(jié)束。

      6)階段6〔t5t6〕當(dāng)S1的漏源電壓下降到零之后,S1的寄生二極管就導(dǎo)通,將S1的漏源電壓箝在零電壓狀態(tài),也就是為S1的零電壓導(dǎo)通創(chuàng)造了條件。

      (a)Stagel[t0,t1](b)Stage2[t1,t2]

      (c)Stage3[t2,t3](d)Stage4[t3,t4]

      (e)Stage5[t4,t5](f)Stage6[t5,t6]

      圖5 電感電流不反向時各階段等效電路

      接著S1在零電壓條件下導(dǎo)通,進(jìn)入下一個周期??梢钥吹剑谶@種方案下,兩個開關(guān)S1和S2都可以實現(xiàn)軟開關(guān)。

      2 軟開關(guān)的參數(shù)設(shè)計

      以上用同步整流加電感電流反向的辦法來實現(xiàn)Boost電路的軟開關(guān),其中兩個開關(guān)實現(xiàn)軟開關(guān)的難易程度并不相同。電感電流的峰峰值可以表示為

      ΔI=(VinDT)/L(1)

      式中:D為占空比;

      T為開關(guān)周期。

      所以,電感上電流的最大值和最小值可以表示為

      ImaxI/2+Io(2)

      IminI/2-Io(3)

      式中:Io為輸出電流。

      將式(1)代入式(2)和式(3)可得

      Imax=(VinDT)/2LIo(4)

      Imin=(VinDT)/2LIo(5)

      從上面的原理分析中可以看到S1的軟開關(guān)條件是由Imin對S2的結(jié)電容充電,使S1的結(jié)電容放電實現(xiàn)的;而S2的軟開關(guān)條件是由Imax對S1的結(jié)電容充電,使S2的結(jié)電容放電實現(xiàn)的。另外,通常滿載情況下|Imax|>>|Imin|。所以,S1和S2的軟開關(guān)實現(xiàn)難易程度也不同,S1要比S2難得多。這里將S1稱為弱管,S2稱為強(qiáng)管。

      強(qiáng)管S2的軟開關(guān)極限條件為L和S1的結(jié)電容C1和S2的結(jié)電容C2諧振,能讓C2上電壓諧振到零的條件,可表示為式(6)。

      C2Vo2C1Vo2(=)LImax2(6)

      將式(4)代入式(6)可得

      C2Vo2C1Vo2(=)L(7)

      實際上,式(7)非常容易滿足,而死區(qū)時間也不可能非常大,因此,可以近似認(rèn)為在死區(qū)時間內(nèi)電感L上的電流保持不變,即為一個恒流源在對S2的結(jié)電容充電,使S1的結(jié)電容放電。在這種情況下的ZVS條件稱為寬裕條件,表達(dá)式為式(8)。

      (C2C1)Vo(=)tdead2(8)

      式中:tdead2為S2開通前的死區(qū)時間。

      同理,弱管S1的軟開關(guān)寬裕條件為

      (C1C2)Vo(=)tdead1(9)

      式中:tdead1為S1開通前的死區(qū)時間。



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