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一种新型控制的ZCT-PWM变换器的分析、设计与实现
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2009-08-19
郝埃连
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详细分析并实现了一种新型的 ZCT-PWM Buck 变换器，该变换器的主管和辅管
均可实现零电压/零电流开关，并且电路可工作在较宽的负载范围内。试验结果证实了理论分析和设计的正确性与可行性。
关键字：零电流转换 脉宽调制变换器 软开关
在大功率应用场合，功率器件承受的电压与电流应力大，开关损耗大。在传统的设计中通常需用较大容量的开关器件并辅以复杂的吸收电路，开关频率也难以提高[1]、[8]。近年来国内外提出了许多软开关的方法，如准谐振DC/DC 变换电路，多谐振DC/DC 变换电路，ZCS/ZVS PWM DC/DC变换电路，ZCT/ZVT PWM DC/DC 变换电路等,这些技术使得在不降低效率的情况下提高了变换器的工作频率从而提高其功率密度[1~7]。前述各类软开关变换电路，通过在常规的PWM变换电路的基础上增加辅助谐振回路，利用电路中的谐振，使通过开关器件的电压或电流波形呈准正弦，从而为开关器件的导通与关断创造了零电压或零电流条件，实现了软开关，减小了开关器件的损耗[8]。然而，除ZCT/ZVT 电路外,上述各软开关电路的谐振元件都串联在电路的主功率通路上，所以给开关器件增加了额外的电压应力和很大的环流能量，而且电路很难在较宽的输入和输出范围内实现软开关[1]、[7]。而零转换电路把谐振电感与主功率回路并联，克服了由于谐振电感串联连接在主功率回路中所带来的问题，并同时实现了主管和辅管的零关段。
一般地，零电流开关技术常用于控制IGBT 而零电压开关技术用于控制MOSFET［7］。ZCT 技术近年获得较大发展，国外间或有报道其成功应用的例子［9］。国内学者在此方面也做出了很多有益的尝试［9~11］。然而，以上成功应用的例子多集中于Boost 型变换器，而没有Buck 变换器应用的先例，亦无关于ZCT Buck 变换器的详细的理论分析。本文对ZCT Buck 变换器的实现原理及其应用细节进行了详细的分析，在此基础上设计了一个小功率零电流转换降压变换器，进行了试验，结果证实了理论分析和设计的正确性与可行性。
均可实现零电压/零电流开关，并且电路可工作在较宽的负载范围内。试验结果证实了理论分析和设计的正确性与可行性。
关键字：零电流转换 脉宽调制变换器 软开关
在大功率应用场合，功率器件承受的电压与电流应力大，开关损耗大。在传统的设计中通常需用较大容量的开关器件并辅以复杂的吸收电路，开关频率也难以提高[1]、[8]。近年来国内外提出了许多软开关的方法，如准谐振DC/DC 变换电路，多谐振DC/DC 变换电路，ZCS/ZVS PWM DC/DC变换电路，ZCT/ZVT PWM DC/DC 变换电路等,这些技术使得在不降低效率的情况下提高了变换器的工作频率从而提高其功率密度[1~7]。前述各类软开关变换电路，通过在常规的PWM变换电路的基础上增加辅助谐振回路，利用电路中的谐振，使通过开关器件的电压或电流波形呈准正弦，从而为开关器件的导通与关断创造了零电压或零电流条件，实现了软开关，减小了开关器件的损耗[8]。然而，除ZCT/ZVT 电路外,上述各软开关电路的谐振元件都串联在电路的主功率通路上，所以给开关器件增加了额外的电压应力和很大的环流能量，而且电路很难在较宽的输入和输出范围内实现软开关[1]、[7]。而零转换电路把谐振电感与主功率回路并联，克服了由于谐振电感串联连接在主功率回路中所带来的问题，并同时实现了主管和辅管的零关段。
一般地，零电流开关技术常用于控制IGBT 而零电压开关技术用于控制MOSFET［7］。ZCT 技术近年获得较大发展，国外间或有报道其成功应用的例子［9］。国内学者在此方面也做出了很多有益的尝试［9~11］。然而，以上成功应用的例子多集中于Boost 型变换器，而没有Buck 变换器应用的先例，亦无关于ZCT Buck 变换器的详细的理论分析。本文对ZCT Buck 变换器的实现原理及其应用细节进行了详细的分析，在此基础上设计了一个小功率零电流转换降压变换器，进行了试验，结果证实了理论分析和设计的正确性与可行性。
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