一种新颖的无源无损缓冲电路的分析与工程设计

Vt为MOSFET开启阈值电压；

gfs为跨导；

Rg为栅极驱动电阻。

因此，MOSFET关断损耗可以用式（13）估算，即

Woff=(ICdg/ig-Cr)Vin/2－Wcd    （13）

式中：Cr<ICdg/ig-2Wcd/Vin，否则Woff=0；

Wcd是漏源寄生电容中存储的能量。

忽略漏源寄生电容中存储的能量Wcd，加入该无源无损缓冲电路后主开关MOS管的损耗即可按式（14）估算，即

因此，从减小MOSFET开关损耗的角度考虑，缓冲电容Cr可以取得最优值，即

Cropt=(ICdg/ig)=(IRgCdg/Vdrive)    （15）

据式（14），缓冲电感Lr增大，MOS管的开关损耗变小；另一方面，由式（8）和式（9）可知，在其它条件不变的情况下，Lr越大，缓冲电路在MOS管开通和关断过程中工作的时间ton与toff就越长，为保证电路正常工作，须满足

ton≤DminTs，toff≤(1－Dmax)Ts    (16)

因此，缓冲电感Lr的取值应在保证适当的ton及toff的条件下尽可能的大，以降低S损耗。式（8）中当I=Imax时ton最大，式（9）中当I=Imin时toff最大，即为缓冲电路工作时间的最差情况，在该条件下将式（8）及式（9）代入式（16），可求得谐振角频率ωr的最大值，记为ωrm。于是，可知缓冲电感Lr的最优值Lropt为

Lropt=1/wrmCropt    (17)

式中：ωrm为ωr的最大值；

Cropt为Cr的最优值。

综上所述，该无源无损缓冲电路的参数可以按照下面的步骤进行设计。

1）设Zr=，式（7）得以满足，这是为了在阶段7中使Lr中的电流能恢复到I，以保证S在下一次开通过程中获得零电流开通条件。

2）可取x=Cr/Cs=0.05，x的取值须满足式（6），x<kc=4.5，同样是为了保证S的ZCON条件。较小的x值使得该条件更容易满足。另一方面，由式（3）及式（4）可知，较小的x值还有利于降低D的电压应力。

3）按照前述的方法求出满足ton≤DminTs，toff≤(1－Dmax)Ts条件的最大的ωr值ωrm。

4）按照式（18）、式（19）和式（20）计算经过优化后的Cr，Cs和Lr参数，即

Cropt=IRgCdg/Vdrive    （18）

Lropt=1/wrmCropt    （19）

Csopt=Cropt/0.05    （20）