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零转换PWMDC/DC变换器的拓扑综述
发布时间:2015-06-03 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]绕行电感摘要：零转换PWMDC/DC变换器是器件应力较小、效率较高的1种DC/DC变换器结构，应用较为广泛。介绍了近几年出现的几种新颖的零转换PWM变换器的拓扑结构，重点分析了它们的工作原理，比较了它们的优缺点。
关键词：零转换PW大功率电感贴片电感器M变换器；ZVT-PWM；ZCT-PWM，ZCZVTPWM
1 引言
为了减小功率变换器的体积、重量和开关损耗，提高开关频率和工作效率，在DC/DC变换器中常采用软开关技术，以实现主开关管的零电压（零电流）开通或关断。具体的方法有4种：零电压准谐振变换器（ZVS-QRC），零电压多谐振变换器（ZV大功率电感贴片电感器S-MRC），ZVS-PWM变换器和零转换PWM变换器。
一般而言，ZVS-QRC变换器[1]电压应力较大，且电压应力与负载变化范围成正比；ZVS-MRC变换器[2]也具有较大的电压应力和电流应力；ZVSPWM变换器电感生产厂家[3]则因串联谐振网络而导致大的导通损耗。而零转换PWM变换器则不同，它克服了前面3种结构的缺点，电路性能大为改善。其电路结构的特点在于，它的谐振网络与主开关管并联；在开关转换期间，谐振网络产生谐振，获得零开关条件；在开关转换结束后，电路又恢复到正常的PWM工作方式。这种电路结构给其带来了4个方面的优点：
1)功率开关器件工作在软开关条件下，承受的电压、电流应力较低；
2)在整个输入电压和负载范围内，都能较好地保持零电压特性；
3)辅助谐振网络并不需要处理很大的环流能量，因此电路的导通损耗较小；
4)采用PWM控制方式，实现了恒频控制。
由于零转换PWM电路的突出优点，使其得到了广泛研究和应用。最近几年里，出现了许多新的零转换PWM拓扑结构，其中以ZVT-PWM变换器的一些改进、ZCT-PWM变换器、以及ZCZVT-PWM变换器等几种特色比较突出。本文将对这几种拓扑结构作简要介绍，重点分析它们的工作原理，并剖析它们的优缺点。
2 ZVT-PWM变换器及其改进
2.1 普通的ZVT-PWM变换器
图1所示是文献[4]提出的普通Boost ZVT-PWM变换器的拓扑结构。它在主开关管S之上，并联了一个由谐振电容Cr（其中包含了主开关S的输出电容和二极管D的结电容）、谐振电感Lr、辅助开关S1及二极管D1组成的辅助谐振网络。
图 1 普 通ZVT- PWM变 换 器
在每次S导通前，先导通S1，使辅助谐振网络谐振。当S两端电容电压谐振到零时，导通S。当S完成导通后，立即关断S1，使辅助谐振电路停止工作。之后，电路以常规的PWM方式运行。该拓扑结构在不
增加电压/电流电感器市场需求应力的情况下，实现了S的零电压导通和D的零电流关断。但由于S1是在大电流（接近谐振峰值电流）下关断、大电压（接近输出电压）下开通，S1处于一种非常不好的硬开关环境。
为了解决普通ZVT-PWM变换器的以上缺点，近几年中人们提出了几种改进的ZVT－PWM变换器拓扑结构，它们均实现了主开关管和辅助开关管的软开关，减少了开关损耗。下面对这几种改进结构分别予以介绍。
2.2 改进拓扑之一
图2所示为文献[5]提出的一种新颖的ZVT-PWM变换器拓扑。与图1的普通ZVT-PWM Boost变换器相比，该改进的拓扑只是在辅助谐振网络中增加了一个电容(CB)和两个二极管（Dr，D2），但却同时实现了主开关管S1和辅助开关管S2的软通断，以下对其工作过程进行分析。
图 2 改 进 的ZVT- PWM变 换 器 拓 扑 之 一
在分析中作如下假定：
1）输入电压Vi为常数，主电感Lf足够大，输入电流Ii为常数；
2）输出电容Cf足够大，输出电压Vo为常数；
3）谐振电路是理想的；
4）谐振电感Lr<<Lf
5）忽略半导体器件的电压降和寄生电容；
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