Boost電路的一種軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)方法
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在這種情況下，一個(gè)周期可以分為6個(gè)階段，各個(gè)階段的等效電路如圖5所示。其工作原理描述如下。
1）階段1〔t0～t1〕 該階段，S1導(dǎo)通，L上承受輸入電壓，L上的電流正向線性增加，從負(fù)值變?yōu)檎?。?i>t1時(shí)刻，S1關(guān)斷，該階段結(jié)束。
2）階段2〔t1～t2〕 S1關(guān)斷后，電感電流為正，對(duì)S1的結(jié)電容進(jìn)行充電，使S2的結(jié)電容放電，S2的漏源電壓可以近似認(rèn)為線性下降。直到S2的漏源電壓下降到零，該階段結(jié)束。
3）階段3〔t2～t3〕 當(dāng)S2的漏源電壓下降到零之后，S2的寄生二極管就導(dǎo)通，將S2的漏源電壓箝在零電壓狀態(tài)，也就是為S2的零電壓導(dǎo)通創(chuàng)造了條件。
4）階段4〔t3～t4〕 S2的門極變?yōu)楦唠娖?，S2零電壓開通。電感L上的電流又流過S2。L上承受輸出電壓和輸入電壓之差，電流線性減小，直到變?yōu)樨?fù)值，然后S2關(guān)斷，該階段結(jié)束。
5）階段5〔t4～t5〕此時(shí)電感L上的電流方向?yàn)樨?fù)，正好可以使S1的結(jié)電容進(jìn)行放電，對(duì)S2的結(jié)電容進(jìn)行充電。S1的漏源電壓可以近似認(rèn)為線性下降。直到S1的漏源電壓下降到零，該階段結(jié)束。
6）階段6〔t5～t6〕當(dāng)S1的漏源電壓下降到零之后，S1的寄生二極管就導(dǎo)通，將S1的漏源電壓箝在零電壓狀態(tài)，也就是為S1的零電壓導(dǎo)通創(chuàng)造了條件。
(a)Stagel[t0,t1](b)Stage2[t1,t2]
(c)Stage3[t2,t3](d)Stage4[t3,t4]
(e)Stage5[t4,t5](f)Stage6[t5,t6]
圖5 電感電流不反向時(shí)各階段等效電路
接著S1在零電壓條件下導(dǎo)通，進(jìn)入下一個(gè)周期?？梢钥吹?，在這種方案下，兩個(gè)開關(guān)S1和S2都可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。
2 軟開關(guān)的參數(shù)設(shè)計(jì)
以上用同步整流加電感電流反向的辦法來實(shí)現(xiàn)Boost電路的軟開關(guān)，其中兩個(gè)開關(guān)實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的難易程度并不相同。電感電流的峰峰值可以表示為
ΔI=(VinDT)/L（1）
式中：D為占空比；
T為開關(guān)周期。
所以，電感上電流的最大值和最小值可以表示為
Imax=ΔI/2＋Io（2）
Imin=ΔI/2－Io（3）
式中：Io為輸出電流。
將式（1）代入式（2）和式（3）可得
Imax=(VinDT)/2L＋Io（4）
Imin=(VinDT)/2L－Io（5）
從上面的原理分析中可以看到S1的軟開關(guān)條件是由Imin對(duì)S2的結(jié)電容充電，使S1的結(jié)電容放電實(shí)現(xiàn)的；而S2的軟開關(guān)條件是由Imax對(duì)S1的結(jié)電容充電，使S2的結(jié)電容放電實(shí)現(xiàn)的。另外，通常滿載情況下|Imax|>>|Imin|。所以，S1和S2的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)難易程度也不同，S1要比S2難得多。這里將S1稱為弱管，S2稱為強(qiáng)管。
強(qiáng)管S2的軟開關(guān)極限條件為L和S1的結(jié)電容C1和S2的結(jié)電容C2諧振，能讓C2上電壓諧振到零的條件，可表示為式（6）。
C2Vo2＋
C1Vo2(=)
LImax2（6）
將式（4）代入式（6）可得
C2Vo2＋
C1Vo2(=)
L
（7）
實(shí)際上，式（7）非常容易滿足，而死區(qū)時(shí)間也不可能非常大，因此，可以近似認(rèn)為在死區(qū)時(shí)間內(nèi)電感L上的電流保持不變，即為一個(gè)恒流源在對(duì)S2的結(jié)電容充電，使S1的結(jié)電容放電。在這種情況下的ZVS條件稱為寬裕條件，表達(dá)式為式（8）。
(C2＋C1)Vo(=)
tdead2（8）
式中：tdead2為S2開通前的死區(qū)時(shí)間。
同理，弱管S1的軟開關(guān)寬裕條件為
(C1＋C2)Vo(=)
tdead1（9）
式中：tdead1為S1開通前的死區(qū)時(shí)間。
評(píng)論