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(shí)，Lr1，Lr2和Cr只與電流源串聯(lián)，導(dǎo)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(guò)VD1，VD2續(xù)流。在t7時(shí)刻，零電流開通VS1，開始下一個(gè)周期。

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

3 仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)Saber仿真軟件對(duì)新型ZCS PWM Buck變換器進(jìn)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(yàn)證仿真結(jié)果，設(shè)計(jì)了一臺(tái)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，該樣機(jī)的VS1和VS2選用G25N120;VD1—VD3選用HFA25TB60。

圖4示出滿載時(shí)和10%負(fù)載時(shí)VS1和VS2上的電流iVS1和ivsz及電壓uvs1和uVS2實(shí)驗(yàn)波形。由圖可見，VS1和VS2都實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)。由于該樣機(jī)是以額定電流的10%作為臨界連續(xù)電流而設(shè)計(jì)的。當(dāng)負(fù)載小于額定負(fù)載的10%時(shí)，系統(tǒng)就進(jìn)入了電流斷續(xù)狀態(tài)，功率器件也實(shí)現(xiàn)了ZCS。因此，該變換器能在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)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(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(wú)源開關(guān)器件都是ZVS。所以沒(méi)有開關(guān)損耗：③變換器能在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)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(chǎng)合。樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。