低损耗软开关Boost变换器_图文_百度文库

1、现岱曳壬撞苤墨！笙差§翅盛差墨！鱼翘一垒通信量值星蕉盔低损耗软开关变换器朱玉婷，周西峰，郭前岗（南京邮电大学自动化学院江苏南京）摘要：介绍一种新的软开关变换器。传统的变换器在开通和关断时将产生开关损耗，因此使整个系统的效率下降。新的变换器利用软开关方法增加了辅助开关管和谐振电路。这样，相比硬开关情况下，变换器减小了开关损耗。这种变换器可以应用在光伏系统、功率因子校正等装置中。详细分析电路的工作原理以及实现软开关的条件，利用软件进行仿真验证。仿真结果表明。该变换器的所有开关器件都实现了软开关，从而使效率得到提高。关键词：升压电路；软开关；谐振电路；功率因子校正中图分类号：文献标识码：文

2、章编号：（），（，）：，：；引言开关。相比其他的软开关变换器而言，在同样的频率下。既减小了开关损耗，又提高了整体系统效率。本文详细分析了这种变换器的工作原理，实现软开关的条件并通过进行仿真实验。低损耗软开关变换器近年来，随着开关频率的提高，开关电源变得轻小化，但是开关频率和开关损耗成正比，开关频率提高，开关损耗也增大，从而使整体系统的开关损耗增大。许多变换器采用谐振来减小开关损耗“，但是辅助谐振电路增大了电路的复杂性，而且也增加了电路的成本。在一些有辅助开关的谐振变换器中，主开关管实现了软开关，但是辅助开关管却还是工作在硬开关状态下。所以，由于辅助开关管开关损耗的存在，这些变换器并不能提高整个

3、系统的效率。传统变换器以其结构简单，易实现等优点，已广泛应用于升压场合口。光伏发电系统中。光伏阵列电池的输出电压较低，迫切需要较大的升压，以满足后级逆变器的需要。为了提高变换器的变换能力、可电路拓扑结构低损耗软开关变换器如图所示。懈扣斗一“图低损耗软开关变换嚣调范围和效率，对传统的变换器进行了改进。本文提出一种新的软开关变换器。通过采用辅助开关管和谐振电路的电路结构实现了主、辅助开关管的软收稿日期：图中，。为主并关管，为主二极管，和。分别是滤波电感和滤波电容，辅助谐振电路由辅助开关管：、谐振电容心和，、谐振电感，和辅助二极管，匠露四一苤垂夔董；篮塑堑塑丑苤堡旦旦！銮送矍和组成，它为主开关管和辅

4、助开关管创造了软开关的条件。图为低损耗软开关变换器的主要工作波形图。鳓工作原理为便于对低损耗软开关电路的工作原理进行分析，需作如下几点假设：（）电路中所有元件都是理想的；（）主电感足够大，在一个开关周期中，其电流基本保持不变；曼丘（）输出滤波电容足够大，在一个开关周期中，三、和可用一个恒值电压源代替。整个开关周期可以分为个工作状态，各开关状态的工作情况描述如下，如图所示。，一、隆缸“、模态（。）：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：¨，：自图低损耗软开关电路主要波形图（）一，（）矿博李扣¨懈鼍¨“懦荆懈丌“懈气¨

5、;懈¨！，二（如一“）图低损耗软开关变换器各开关模态的等效电路模态（：）：辅助开关管导通，谐振电感电流从零开始线性增大。时刻，谐振电感电流。达到主电感电流值，模态结束。这段时间结束，主电感电流和谐振电感电流表达式为式（）和式（）：谐振周期为：巩一赢，一兀厕容电压为：）（），（）一瓷（）面。（）（）谐振阻抗为，一丽。谐振电感电流和谐振电工。，粤（州）（）（，）（）（）模态（。）：当谐振电感电流等于主电感电流时，主二极管导通，和，开始谐振，谐振电容，放电。当谐振结束，谐振电容电压为零。时刻，谐振电容电压等于输出电压。，模态结束。到两个电流相等的时间间隔为：模态（。）：谐振电容，电压为零，

6、主开关管的体二极管自然导通。体二极管导通时，主开关管电压现岱曳圣撞莶圣！笙蓥墨翅基箍墨！垒翘：耋主蚤翌导通信号给主开关创盯零电压条饿主电感电流为：（）幽芝（）模态（。）：在模态下，主开关管零电压导通。同时，辅助开关管零电压关闭，进入模态。在这一阶段，谐振电感。和谐振电容，开始谐振。经过半个谐振周期后，电流为零，模态结束，此时，心充电已满。（）一（），一，（）（）（）。万云，爰，二，（）。、模态（。）：在这个模态中，从零开始反方向流动。主开关管、，、，。和二极管构成谐振回路。此时，。电压下降到零。然后，和畦谐振结束。这段时间，谐振电容放电表达式为：（）一（）（，。）（）。（），（）（）模态（。，

7、）：，：电压为零后，辅助开关管的体二极管导通。电流流过体二极管，谐振电感一主开关。由于运算法则，主开关关断，模态结束。在这段时间，谐振电感电流值等于。时刻的电流值，但是是反向的。，（）工（）（）工（）一（）（）模态（，如）：两个电感电流都对谐振电容充电。当谐振电容电压等于输出电压时，这个模态结束。，一（）一工（），（）（，）（），（，）（）（）式（）为实现零电压的条件。模态（。）：谐振电容，放电，主二极管电压为零。因此，主二极管导通，谐振电感电流线性减小到零。当电流为零时，模态结束，开始下一个开关周期。这个模态，主电感电流和谐振电感电流为：（）：（）一（），一，（）了（）实现软开关的条件由上分

8、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：眨道焦皇堡皇蕉苤钱号（）厶仿真分析为了检验以上的分析，对低损耗软开关变换器进行了仿真验证。仿真软件使用。仿真参数为：输入电压，输出电压，开关频率厂。，谐振电容：，一，谐振电容：，。一，谐振电感，一弘，主电感一雎。图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。驰芒。郴伽。，枷：邶。（“）十坦），（）主开关管驱动电压、电址和电流仿真波形（，（卜“）（）辅助开关管驱动电址、电压和电流仿真波形图主、

9、辅助开关管仿真波形图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、光电变换器、功率因数校正等。参考文献阮新波，严仰光直流开关电源的软开关技术北京：科学出版社，林渭勋现代电力电子技术北京：机械工业出版社。（下转第页）频率（单位：），（×）（善）。（）设计注意事项数据。系统完成了比较完善的硬件设计以及抗干扰措施，今后将继续开发系统软件，这样就可以保证系统工作的安全性和可靠性，并具有通用性，便于投入实际应用，具有广泛的市场应用价值。参考文献吕娈数字中频采样接收机的研究与设计北京：中国科学院研究生院（

10、空间科学与应用研究中心），有加速和正常两种工作模式，锁存时间都要小于扯。正常模式用于精确控制并保持工作所需频率；加速模式利用锁相环加速因子来提供快速粗调，它可以使用软件根据需要进行调整。的谐振通常在环路带宽内，不能用环路滤波器抑制，但降低环路滤波的带宽可以减小谐波产生的可能性“。正确选择时钟基准频率能较好地抑制谐波。系统软件设计徐彤中频接收机数字化设计中的几个关键问题电讯技术，（）：易文翠。胡银全，唐丽均基于单片机的载波控制系统口计算机测量与控制，（）：陈建华，赵远东，吴健超低噪声放大器的设计软件部分主要由主程序和各个子程序组成。主流程图包括两部分：一是设备初始化；二是循环部分（通信技术，（）

11、：云振新压控振荡器技术的回顾与展望半导体技术，。（）：）设置相关的循环程序。初始化部分主要）是设置端口、模式和时钟系统；循环部分（化。篇幅所限这里不做介绍。结语郭文胜，申永进，要志宏集成宽带压控振荡器的设计无线电工程，（）：提供和射频（）通信，包括校验总和的初始严杰锋电荷泵锁相环的模型研究和电路设计上海：复旦大学，陈文焕，叶星宁三阶电荷泵锁相环系统级设计与仿真验证口电子设计应用，（）：本设计根据收发芯片的特点和微型控制器的优点设计的无线数据收发系统，经过多次实验证明，其发射端能正确地将数据传送出去；同时，经发射后，接收端也能正确接收并显示王骥，沈玉利，周文静基于无线传感器网络的智能灌溉系统研究

12、现代电子技术，（）：修明磊通信信号电磁环境模拟器中的锁相式频率合成器的设计与实现长沙：国防科学技术大学，作者简介任肖丽女，出生，辽宁人。学士学位。研究生。研究方向为信息获取与探测技术、无线传感器网络等。王骥男，年出生，教师。研究方向为无线传感器网络。，之，谤，）亡，），（上接第页）林国庆，张冠生，陈为，等新型软开关变换器的研究电工技术学报，（）：，：，。：（）：，汪令祥光伏发电用变换器的研究合肥：合肥工业大学，（）：陈东电路设计北京：国防工业出版社，李永平，董欣电路设计与实现北京：国防工业出版社，陈坚电力电子学电力电子变换和控制技术北京：高等教育出版社，作者简介朱玉婷女，年出生，江苏南通人，硕

13、士研究生。主要研究方向为计算机智能监测控制技术。周西峰郭前岗男，年出生，陕西临潼人。副教授。主要研究方向为计算机智能监测控制技术。男，年出生，陕西宝鸡人，教授。主要研究方向为现代电力电子技术在电力系统中的应用。，），），），），），），），），）：，），沿扫坝代电子技市（半月刊）欢皿投稿 低损耗软开关Boost变换器作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期：朱玉婷， 周西峰， 郭前岗南京邮电大学,自动化学院,江苏,南京,210003现代电子技术MODERN ELECTRONICS TECHNIQUE2010,33(5参考文献(10条1. 阮新波,严仰光.直流开关电源的软开关技术M.北京:科学

14、出版社,2000.2. 林渭勋.现代电力电子技术M.北京:机械工业出版社,2005.3. 林国庆,张冠生,陈为,等.新型ZCZVT软开关PWM Boost变换器的研究J.电工技术学报,2000,15(3:5-8.4. Lin R,Lee F.Novel Zero Current Swit-ching Zero Voltage SwitchingConvertersA.PESC'96C.1996(1:438-442.5. Zhu J,Ding D.Zero-voltage and Zero Current Switched PWM DC-DC Converters Using ActiveSnubberJ.IEEE Trans.on Industry Applications,1999,35(6:1 406-1 412.6. 陈坚.电力电子学电力电子变换和控制技术M.北京:高等教育出版社,2002.7. Enrico Santi,Antonello Monti,Donghong Li,et al.Synerge-tic