最高能效，最低成本: BC2

這個創(chuàng)新的電路[1]是按照軟開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，如圖4所示，為恢復(fù)小線圈L貯存的電能，在升壓線圈LB 附近新增兩個二極管 D1和D2 和兩個輔助線圈NS1和NS2 。

圖4:新型能量恢復(fù)電路:BC2

2.1. 概念描述
當(dāng)晶體管導(dǎo)通時，線圈NS1 在主升壓線圈內(nèi)恢復(fù)升壓二極管DB的反向恢復(fù)電流IRM 。因?yàn)榻涣鬏斎腚妷赫{(diào)制LB 電壓，所以它也調(diào)制NS1上的反射電壓。此外，這個輸入電壓還調(diào)制升壓二極管電流IDB及其相關(guān)的反向恢復(fù)電流IRM。這些綜合調(diào)制過程讓流經(jīng)小線圈L的額外的反向恢復(fù)電流 IRM 在線圈NS1 內(nèi)重置，即便在最惡劣的情況下也是如此。當(dāng)晶體管關(guān)斷時，輔助線圈NS2把小線圈L的額外電流注入到輸出電容。線圈NS2 上的反射電壓與輸入電壓是一種函數(shù)關(guān)系，當(dāng)交流線處于低壓時，反射電壓達(dá)到最大值，與小線圈L的最大電流值對應(yīng)。這些綜合變化使流經(jīng)小線圈L的電流通過二極管D2 消失在體電容內(nèi)，即便在最惡劣的情況下也是如此。當(dāng)dI/dt 斜率(大約10 A/μs)較低時，例如，在開關(guān)轉(zhuǎn)換器的斷續(xù)模式下，這兩個附加線圈NS1和NS2 用于關(guān)斷二極管D1 和D2; 二極管的反向恢復(fù)電流不會影響電路特性。我們可以說，這個概念“在電路內(nèi)回收電流”，因此稱之為BC2。

2.2. 相位時序描述

變壓比m1 和m2 是線圈NS1和NS2 分別與NP的比值。

相位 [ t0前]
在t0前，BC2電路的特性與傳統(tǒng)升壓轉(zhuǎn)換器的特性相同。升壓二極管DB 導(dǎo)通，通過體電容器發(fā)射主線圈能量。

相位 [t0, t1]

在t0時，功率MOSFET導(dǎo)通，DB 的電流等于I0。在t0+時，電流軟開關(guān)啟動，即在零電流時，功率MOSFET的電壓降至0V，無開關(guān)損耗。在t0后，流經(jīng)小線圈L的電流線性升高，達(dá)到輸入電流I0和二極管反向恢復(fù)電流IRM的總合為止，而流經(jīng)DB 的電流線性降至-IRM。

圖5 真實(shí)地描述了這些電流的變化，并考慮到了m2 變壓比。下面是晶體管TR和升壓二極管DB的dI/dt簡化表達(dá)式 :

此外，在t0 +時，功率MOSFET的固有電容COSS 被放電，電阻是晶體管的導(dǎo)通電阻RDS(on)。與功率校正電路不同，晶體管漏極上的電壓較低，因?yàn)閂NS2反射電壓是從VOUT抽取的，這個特性讓BC2 電路具有一個優(yōu)點(diǎn)，在低輸出負(fù)荷時，可以節(jié)省電能，利用下面的公式可以算出節(jié)省的電能：

因此，BC2 還降低了關(guān)斷損耗。

相位[t1, t2]

在t1+時，升壓二極管DB 關(guān)斷，過流IRM被貯存小線圈內(nèi)，過流使DB 結(jié)電容線性放電。同時，主線圈上的電壓極性發(fā)生變化，直到D1 二極管導(dǎo)通為止。與此同時，過流IRM 被變壓比m1降低，然后被發(fā)射到主線圈內(nèi)。

圖5:每相的等效時序

圖6:每相的等效電路

因此，流經(jīng)NS1的電流有助于給內(nèi)部線圈LB放電，同時交流電源電壓給線圈Np 施加偏壓。因?yàn)楦鶕?jù)下面公式計(jì)算的反射電壓VNS1的原因，流經(jīng)D1 的電流IRM 降至0 A。

為保證斷續(xù)模式下的軟開關(guān)操作，流經(jīng)D1的電流在t3前達(dá)到0 A。因?yàn)楫?dāng)正弦周期內(nèi)的Vmains電壓達(dá)到最高值時，IRM電流達(dá)到最高值，所以tD1_ON 時間趨勢支持功率因數(shù)校正應(yīng)用/此外，為消除二極管D1 的反向恢復(fù)電流效應(yīng)，因?yàn)榉瓷潆妷篤NS1低的原因，必須使dI/dt_D1 總是保持低斜率，通過下面公式計(jì)算dI/dt_D1:

不幸地是，在這個相位期間，升壓二極管DB被施加一個高反向電壓：

這個特性要求這種應(yīng)用增加一個二極管，為此，意法半導(dǎo)體開發(fā)出一個優(yōu)化的二極管，使IRM 電流值與擊穿電壓達(dá)到精確平衡。

相位[t2, t3]