一種新型ZCS-PWM Buck變換器研究

(6)模態(tài)6[t5-t6]該模態(tài)的等效電路見圖2f。此時，Lr1，Lr2和Cr只與電流源串聯(lián)，導致Cr線性放電，諧振結(jié)束。

iLr1(t)=iLr2(t)=Io 　　(11)

(7)模態(tài)7[t6～t7]該模態(tài)的等效電路見圖2g。在該模態(tài)中，Io經(jīng)過VD1，VD2續(xù)流。在t7時刻，零電流開通VS1，開始下一個周期。

由上述分析可得變換器在一個周期的工作波形，圖3示出新型ZCS PWM Buck變換器在一個周期內(nèi)的主要波形。由圖3可見，要確保其在不過載的情況下也能實現(xiàn)ZCS軟開關(guān)，唯一的條件是

3 仿真及實驗結(jié)果

通過Saber仿真軟件對新型ZCS PWM Buck變換器進行了仿真分析。參數(shù)設(shè)置：輸入電壓Uin=100V。額定輸出電壓Uo=60V，額定輸出功率Po=300W，開關(guān)頻率fs=30kHz，Lr1=Lr2=6μH，Cr=100nF，Lo=1mH，濾波電容Co=470μH,為了驗證仿真結(jié)果，設(shè)計了一臺實驗樣機，該樣機的VS1和VS2選用G25N120;VD1—VD3選用HFA25TB60。

圖4示出滿載時和10%負載時VS1和VS2上的電流iVS1和ivsz及電壓uvs1和uVS2實驗波形。由圖可見，VS1和VS2都實現(xiàn)了軟開關(guān)。由于該樣機是以額定電流的10%作為臨界連續(xù)電流而設(shè)計的。當負載小于額定負載的10%時，系統(tǒng)就進入了電流斷續(xù)狀態(tài)，功率器件也實現(xiàn)了ZCS。因此，該變換器能在整個負載范圍內(nèi)實現(xiàn)ZCS。

4 結(jié)論

研究了一種新型ZCS PWM Buck變換器，分析了該變換器的工作原理。它具有下述優(yōu)點：①結(jié)構(gòu)簡單，所用器件數(shù)量少;②所有的有源開關(guān)器件都是ZCS，所有的無源開關(guān)器件都是ZVS。所以沒有開關(guān)損耗：③變換器能在整個負載范圍內(nèi)實現(xiàn)軟開關(guān)。

該新型ZCS PWM Buck變換器適用于功率器件采用IGBT的高壓、大功率應(yīng)用場合。樣機實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性。