零轉(zhuǎn)換PWMDC/DC變換器的拓撲綜述

2.3 改進拓撲之二

圖4所示為文獻[6]中提出的另一種新穎的ZVT-PWM變換器拓撲。與圖1的普通ZVT-PWM變換器相比，該改進的拓撲只是在輔助諧振網(wǎng)絡(luò)增加了一個電容，少了一個二極管。以下對其工作過程進行分析。

圖4 改 進 的ZVT- PWM變 換 器 拓 撲 之 二

在分析中的假定與2.2基本相同，并設(shè)初始狀態(tài)為：u_Cf=u_Cr=V_o，i_Cr=0，i_D1=I_i，則電路在穩(wěn)態(tài)時，每個開關(guān)周期可劃分為7個模態(tài)，相應(yīng)的主要波形如圖5所示。

圖5 工 作 過 程 波 形

模態(tài)1(t₁－t₂) 在t₁時刻，S₂開通，L_r，C_r開始諧振，i_Lr諧振上升，直到i_Lr=I_i，該模態(tài)結(jié)束；

模態(tài)2(t₂－t₃) 在t₂時刻，D₁自然關(guān)斷，C_f，C_r，L_r與輸出負載R_L構(gòu)成諧振回路，直到C_f放電到0，轉(zhuǎn)到模態(tài)3；

模態(tài)3(t₃－t₄) 在t₃時刻，C_r，L_r通過D_s1，S₂和R_L構(gòu)成諧振回路，使L_r中的電流繼續(xù)減??；

模態(tài)4(t₄－t₅) 在t₄時刻，i_Lr=I_i，S₁導(dǎo)通，D_s1關(guān)斷，此階段中，L_r，C_r通過S₂，S₁和R_L構(gòu)成諧振回路，使Lr中的電流繼續(xù)減小；

模態(tài)5(t₅－t₇) 在t₅時刻，i_Lr=0，在輸出電容C_o的作用下，L_r，C_r通過D_s2，S₁反向諧振，L_r中的電流反向，S2自行關(guān)斷；

模態(tài)6(t₇－t₈) 該模態(tài)類似于普通PWM Boost變換器的開通狀態(tài)，輸入電源通過S₁給L_s充電；

模態(tài)7(t₈－t₉) 在t₈時刻，S₁關(guān)斷，輸入電流I_i給電容C_f充電，該模態(tài)類似于普通PWM Boost變換器的關(guān)斷狀態(tài)，直到進入下一周期。

可見，該拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了S₁在ZVS條件下通斷，S₂在零電壓、零電流的條件下關(guān)斷與開通，兩個開關(guān)管都是軟通斷，改善了開關(guān)環(huán)境，克服了普通ZVT-PWM變換器的輔助開關(guān)管為硬開關(guān)的缺點，減小了關(guān)斷損耗。

2.4 改進拓撲之三

圖6所示為文獻[7]提出的另一種改進的ZVT-PWM變換器拓撲。與圖1的普通ZVT-PWM變換器相比，該改進的拓撲只是在輔助諧振網(wǎng)絡(luò)增加了一個電感、一個二極管和一個電容。其工作原理的分析與前面的基本相似，具體分析可以參考文獻[7]。從中可知，主開關(guān)管S₁在零電壓下開通和關(guān)斷，輔助開關(guān)管S₂在零電流下開通和關(guān)斷，從而也克服了普通的ZVT-PWM變換器輔助開關(guān)管為硬開關(guān)的缺點，減小了開關(guān)損耗，實現(xiàn)了兩個開關(guān)都是軟開關(guān)。

圖 6 改 進 的ZVT- PWM變 換 器 拓 撲 之 三

3 ZCT-PWM變換器

3.1 普通的ZCT-PWM變換器

ZVT-PWM變換器能實現(xiàn)在ZVS下開通，消除導(dǎo)通損耗，但卻不能有效地減小關(guān)斷損耗。而普通的ZCT-PWM變換器[8]，如圖7所示，則能實現(xiàn)主開關(guān)在ZCS下關(guān)斷，消除關(guān)斷損耗。然而，其輔助開關(guān)仍然是硬開關(guān)，而且，其輸出整流二極管存在嚴重的反向恢復(fù)問題，導(dǎo)致大的導(dǎo)通損耗。雖然通過改變控制策略，使輔助開關(guān)導(dǎo)通時間更長一些，可以實現(xiàn)輔助開關(guān)管在ZCS下關(guān)斷，但輔助開關(guān)管的峰值電流將較大。

圖7 普 通 的ZCT- PWM變 換 器