低损耗软开关Boost变换器

文章摘要：1．3 实现软开关的条件 由上分析可知，为了实现软开关，主、辅助开关管驱动信号之间要设置一定的死区时间。死区时间必须满足如下的方程式： 2 仿真分析 为了检验以上的分析，对低损耗软开关Boost变换器进行了仿真验证。仿真软件使用：PSpice 9．2。仿真参数为：输入电压Vi=130～170 V，输出电压Vo=400 V，开关频率fs=30 kHz，谐振电容1：Cr=3．3 nF，谐振电容2：Cr2=30 nF，谐振电感Lr=20μH，主电感L=560 μH。 图4为主开关管和辅助开关管驱动电压、电压和电流的波形。从图4可以看出，由于体二极管在主开关前导通，所以主开关管

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1．3 实现软开关的条件
    由上分析可知，为了实现软开关，主、辅助开关管驱动信号之间要设置一定的死区时间。死区时间必须满足如下的方程式：
   

2 仿真分析
    为了检验以上的分析，对低损耗软开关Boost变换器进行了仿真验证。仿真软件使用：PSpice 9．2。仿真参数为：输入电压Vi=130～170 V，输出电压Vo=400 V，开关频率fs=30 kHz，谐振电容1：Cr=3．3 nF，谐振电容2：Cr2=30 nF，谐振电感Lr=20μH，主电感L=560 μH。
    图4为主开关管和辅助开关管驱动电压、电压和电流的波形。从图4可以看出，由于体二极管在主开关前导通，所以主开关管实现了零电压开关，辅助开关管也实现了软开关。

3 结语
    从理论分析和仿真结果可以看出，由于谐振电路，本文提出的低损耗软开关Boost电路可以实现主、辅助开关管的软开关。这种变换器适用于高频率的变换器、光电DC／DC变换器、功率因数校正等。

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1．2 工作原理
    为便于对低损耗软开关Boost电路的工作原理进行分析，需作如下几点假设：
    (1)电路中所有元件都是理想的；
    (2)主电感L足够大，在一个开关周期中，其电流基本保持不变；
    (3)输出滤波电容Co足够大，在一个开关周期中，Co和R可用一个恒值电压源代替。
    整个开关周期可以分为9个工作状态，各开关状态的工作情况描述如下，如图3所示。

    模态1(t0～t1)：主、辅助开关管关断。主电感中的能量通过主二极管传递到负载中。主电感电流表达式为：
   
    模态2(t1～t2)：辅助开关管导通，谐振电感电流从零开始线性增大。t2时刻，谐振电感电流ILr达到主电感电流值，模态2结束。这段时间结束，主电感电流和谐振电感电流表达式为式(2)和式(3)：
   
    模态3(t2～t3)：当谐振电感电流等于主电感电流时，主二极管导通，Cr和Lr开始谐振，谐振电容Cr放电。当谐振结束，谐振电容电压为零。t2时刻，谐振电容电压等于输出电压Vo，模态3结束。t1到两个电流相等的时间间隔为：

    模态4(t3～t4)：谐振电容Cr电压为零，主开关管的体二极管自然导通。体二极管导通时，主开关管电压为零。这时，导通信号给主开关创造了零电压条件。主电感电流为：

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