一种运用软开关的Boost电路

一种运用软开关的Boost电路 摘要：提出了一种运用软开关的Boost电路，该电路实现简便，控制简单，对于提高开关电源的开关频率和效率都有积极意义。关键词：开关电源；Boost电路；软开关ABoostPWMConverterwithSoftSwitch 图1主电路原理图 1引言 采用硬开关工作方式的Boost电路，在开关频率很高时，其开关损耗增大，电源效率降低。 为了提高开关电源的频率和效率，必须减小开关损耗。本文提出了一种运用软开关技术的Boost电路，该电路实现简便，开关频率恒定，控制简单。通过对该电路工作原理的分析，以及仿真及实验的结果，证明该电路具有良好的减少开关损耗及提高电源效率的作用。 2主电路拓扑及工作原理分析 该电路的拓扑如图1所示。从图中可以看出，它是由传统的Boost电路与由D2、D3、Lr、Cr组成的谐振电路连接而成的。 该电路工作过程如图2所示。为了讨论的方便，我们假定L1中的电流和Cf中的电压在一个开关周期内保持不变。电路工作波形如图3所示。 1)第一阶段[t0－t1] t0时刻二极管D1导通，能量由电源向负载输送。 2)第二阶段[t1－t2] S1在ZCS的状态下开通，t2时刻Lr中的电流线性下降到零。由于D1保持导通，Cr的电压保持在Vo。 3)第三阶段[t2－t3] t2时刻D1截至，谐振开始，D2导通，电容Cr向Lr充电，Cr上的电压由Vo变到－Vi。 4)第四阶段[t3－t4] t3时刻D3导通，Cr中的电压与输入电压相等。在这个阶段中，Lr中的电流线性减小到零。 5)第五阶段[t4－t5] t4时刻Lr中的电流变为0，D2、D3截至。 6)第六阶段[t5－t6] t5时刻S1在ZVS的状态下断开，D3为电流ii提供一条通路，电容线性放电。 7)第七阶段[t6－t7] t6时刻电容Cr上的电压变为（Vo－Vi）时，D1导通。在此过程中，Lr和Cr又有一次谐振，直至VCr变为Vo。 8)第八阶段[t7－t8] t7时刻VCr=Vo时，D2导通，Lr中的电流线性上升，直至电流变为Ii。 该阶段结束后，便开始，下一个周期。 从图3中可以看出，电路是工作在软开关状态下的。 图2主电路工作过程图 (h)第八阶段[t7－t8] 图3电路工作波形 一种运用软开关的Boost电路 () POWERSUPPLYTECHNOLOGIESANDAPPLICATIONS Vol.5No.10 October2002 第5卷第10期 2002年10月 图4占空比变化时，静态增益与输入电流的关系 图5电源工作区域 图6仿真结果 图7开关电压、电流波形 图8软硬开关效率比较 系如图4所示。 图5给出了Boost电路工作的3个区域。在区域3,电路工作在硬开关状态,其它两个区域工作在软开关状态,在第2、3区域，t8时刻时Lr的电流变为Ii，这会阻止Cr电压变为Vo，但尽管如此，电源还是工作于区域2。 4仿真及实验结果 为了验证该电路的可行性，对该电路进行了仿真，仿真结果如图6所示。仿真中所选各元器件的参数为： Vi=30VL1=300μHLr=2μH Cf=330μFCr=15nFR=10Ω f=100kHz 开关管选IRF740 实验结果如图7所示。实验所选参数与仿真参数一致。软硬开关效率比较如图8所示。 5结语 本文提出的这种运用软开关技术的Boost电路，从仿真波形和实验结果来看，该电路效率较高，最大可达96％，因此对于硬开关电路而言，该电路对于减少开关损耗，提高电源效率具有一定的积极意义，但同时，开关过程中开关两端的电压振荡与电流过流也值得做进一步研究。 参考文献 [1]阮新波.直流开关电源的软开关技术[M].北京：科学出 版社.2000. [2]VilelaM.S.,CoelhoE.A.A.,VieiraJ.B.,FreitasL.C., FariasV.J.PWMSoft?SwitchingConvertersUsingaSingleActiveSwitch[C].IEEE－APEC'96record:299－304 [3]M.VILELA,V.FARIAS,E.G.SILVA.ABuckPWM Soft?SwitchingConverterUsingaSingleActiveSwitch[C].IEEJ－IPEC'95record:956－961.