【基于耦合电感的开关电容Zeta变换器分析4600字（论文）】

基于耦合电感的开关电容Zeta变换器分析 11.1基于耦合电感的开关电容Zeta变换器构成 1.2工作原理分析 21.2.1CCM模式下变换器模态分析 21.3变换器工作性能分析 71.1.1CCM模式下变换器工作分析 71.1.2DCM模式下变换器静态特性分析 91.4变换器的性能对比 1.6仿真验证 1.1基于耦合电感的开关电容Zeta变换器构成DCM),得到等效Zeta变换器，之后将两变换器中的DCM单元进行组合将耦合电感原边作为SC-Zeta变换器前级电感，副边与DCM组成耦合电感倍压单元之后与SC-Zeta变换器进行并联，提出了CISC-Zeta变换器，其中开关电容中的两个DCM单元不仅当做钳位吸收支路，吸收耦合电感的漏感能量，还当做(a)变换器拓扑(b)变换器等效电路1)所有电容足够大，忽略纹波效应；3)耦合电感的耦合系数k=L/(Lm+L)。tttttttttttt模式下CISC-Zeta变换器的主要波形，图1.3为等效电路图，且在一个循环周期里面，变换器被分为了5种工作模态。模态1[to,ti]:开关管S以及二极管D₃导通；输入电源Vin给励磁电感Lm与漏感Lk提供能量，励磁绕组中的能量借助副边绕组n2与电容C₂给负载与电容Co进行供电；同时，电源Vin与电容C1串联给电感L1进行能量的存储；iD₃从t₀时刻表现出线性增加态势，二极管D₃零电流导通。基于模态1中，电流im、iμ模态2[t1,t2]:漏感储能通过钳位二极管D1与D4向电容C1、C4转移，因为漏感Lk较小，iLk迅速下降；同时，电感L1向电容C₃充电；在t2时刻，副边绕组电流逐步降低到0,同时二极管D3关断，此模态结束。基于模态2中，电模态4[t3,t4]:仅二极管D₂导通；励磁电感Lm和电容C1、电感L₁三者串联向电容C₃、C4充电，通过励磁电感Lm的电流iLm持续模态5[t4,t5]:在t5时刻，二极管D₂零电流关断；电源Vin连同电容C1、基于模态5中，电流im、iμ的计算公式为：(a)[to,ti](c)[t2,13]如图1.4所示，DCM模式下共有5个工作模态。图1.5为各个模态对应的等(a)[to,ti](c)[t2,13]1.1.1CCM模式下变换器工作分析(1)电压增益为了便于稳态分析，只考虑模态1和模态3,模态1时如图1.3(a),有：当变换器工作在模态3时，根据图1.3(c),有：0(2)电压应力分析3N图1.7为各个功率器件的电压应力与耦合电感匝比的关系曲线。由图所(2)功率器件的电流应力流过开关管S的电流应力为：1.1.2DCM模式下变换器静态特性分析分析过程与CCM模式相似，为简化分析过程，忽略时间较短的模态以及漏当开关管S关断时，如图1.5(c)所示，可得：可得到占空比DL的表达式为：5变换器会由DCM模式转换为CCM模式。从式(1.61)中可1.1.3BCM模式下变换器的工作条件Table1.1Performancecomp电压增益GccM开关管应力(VvpsSV。)图1.10所示。从图1.10(a)可以得到，CISC-Zeta变换器升压比相较于其他变电压增益；从图1.10(b)中可以清晰地观察出，CISC-Zeta变换器的开关管电压----文献[47.[48]当工作在CCM模式下，忽略单位周期中暂态过程，根据导通时的等效电阻为rs;耦合电感的原、副边绕线电阻为rzp、r₂;二极管D₁至路及工作模态如图1.11所示。DLVn₂=-Vin-Vc₂-Vc₄+V₀+VD₃+(rD₃+r)ID₃+rDs(IVc3=-V₁+Vc₁+Vc₄+Vin-rDs(ILm+Vum=-Vc₁-rzφ(Im+NID₂)-VD₁Vn₂=-Vc-VD₂-(r+rp₂)ID₂+Vc₃+VD开关管导通时，二极管D₃的平均电流为：r,=r[D²(2N+N²+2ND+2D+D²+1)+Nr₂=D(r₃+2rp₁+rp₂)+r二极管的等效电阻rDI=rD2=rD3=rD4=0.01Ω;二极管的正向导通电压D∑故在设计耦合电感时，需要考虑到这个绕组阻值因素。当绕组阻值取0.05时，带损耗的电压增益与匝比N的关系如图1.12(b)所示，耦合电感匝比N与电压情况下，匝比值一般不大于3。 0.30.4为了验证基于耦合电感的开关电容Zeta变换器理论分析的正确性，使用开关频率f/kHz占空比D电容C₁-C₀/μF2(c)(d)二极管D₃电流、电压波形(e)二极管D₄电流、电压波形图1.14为基于耦合电感的高增益Zeta变换器的仿真波形。图1.14(a)为输入输出电压波形以及电容C1~C₄的电压波形。图1.14(b)～(f