一种新颖的无源无损缓冲电路的分析与工程设计

一个400V输入，110V/10A输出的带有该无源无损缓冲电路的Buck变换器验证了其工作原理和优点。

该变换器的规格和按照前述方法设计的缓冲电路的主要参数如下：

输入电压Vin400V；

输出电压Vo110V；

输出电流Io0～10A；

开关频率fs100kHz；

满载效率94％；

主开关SIRFPS37N50A；

整流二极管DDSEI30－06A；

滤波电感L300μH；

辅助二极管Ds1～Ds3HFA25TB60；

谐振电容Cr3.3nF，Cs66nF；

缓冲电感Lr1μH。

图4给出了样机在1000W输出时缓冲电感Lr上的电流波形，可以看出，与图3中分析的理论波形一致，S实现了ZCON。所设计的缓冲电路的状态仅在S换流过程中发生改变，其持续时间并不影响主电路正常的PWM工作模式。图5所示为S栅极驱动电压和漏源电压对比波形，由图5中可以看出，在S关断过程中，首先栅极驱动电压下降到S的开通阈值，在此过程中漏源电压几乎保持不变，然后S关断，此时漏源电压迅速上升，从而实现了ZVOFF。图6中为D两端的电压波形，由于Lr的存在抑制了D的反向恢复电流，使D关断时的电压尖刺被大大削弱，在实验波形中几乎已看不到。D反偏时端电压的振荡和开通时存在的电压缓降过程与图3中的理论分析一致。

5 结语

实验结果表明，这种新颖的无源无损缓冲电路实现了主开关的零电流开通和零电压关断，能有效降低其电流、电压和热应力，并抑制主功率二极管的反向恢复电流，减小EMI，提高变流器效率。而且，这种缓冲电路结构简单，易于设计和实现，具有较强的工程实用价值。