谐振复位双开关正激变换器的研究

6）阶段6〔t5，t6〕如图3(f)和图4所示，S3在t5时刻关断，激磁电流对Coss3进行充电，vds3一大于零，副边整流二极管DR1就导通，激磁电流流向变压器副边，但它不足以维持负载电流，所以续流二极管仍然导通。由于DR1及DR2都导通，变压器上的电压被箝在零，激磁电流保持不变。而开关S1上的电压被箝在Vin，S2上的电压则为零。

图3

由以上分析可以看到，开关S1及S3的电压应力均为输入电压Vin，而S2的电压应力则是复位电压。

3 特性分析

根据以上的分析可以看出，S1及S3为一对互补开关，两者寄生输出电容上的电压vds1与vds3之和等于输入电压Vin。因此，当其中vds1（或vds3）等于零时，vds3（或vds1）就等于Vin，可见开关S1及S3的电压应力均为输入电压。

    开关S2的源漏间并联了谐振电容Cr，其值远大于S2的寄生输出电容Coss2，所以，Cr上的电压就是S2所要承受的电压。在S1及S2关断后，激磁电感Lm和谐振电容Cr开始谐振，在Cr上产生一正弦电压对变压器进行磁复位。因此，开关S2的电压应力就是该复位电压的峰值。

可见，该变换器的开关电压应力和单开关正激变换器相比要小得多。

该变换器的另一优点是可以工作在占空比大于50％的状态下。如图4所示，当主开关S1及S2同时导通，辅助开关S3截止时，加在变压器原边的电压为正，大小等于输入电压。当主开关S1及S2同时截止，辅助开关S3导通时，Lm和Cr谐振在Cr上产生的电压对变压器进行磁复位。通过选择较小的Cr值，该复位电压可以大于输入电压，使得变压器的复位时间小于正向导通时间，从而得到一个大于50％的占空比。这样的好处是既可以减小变换器一次侧的导通损耗，又可以减小二次侧整流二极管的电压应力。

此外，由于Cr上的电压谐振到零之后，主开关S2才开通，所以谐振电容不会带来额外的损耗，相反使得S2实现了零电压开通，其本身的开关损耗也大大下降了。而S3在导通之前是体二极管导通，即S3也是零电压开通的，开关损耗大大减小。因此，该变换器的转换效率要比单开关谐振复位正激变换器高得多。

4 实验结果

一台采用谐振复位双开关正激DC/DC变换器拓扑的实验样机，验证了该拓扑的工作原理和特性。该样机的规格和主要参数如下：

输入电压Vin250V～400V；

输出电压Vo54V；

输出电流Io0～5A；

工作频率f70kHz；

主开关S1及S2STP11NM60；

辅助开关S3IRF830；

整流二极管DR1HER1604PT；

续流二极管DR2B20200；

变压器Tn=40∶20，Lm=3mH，Ls=15μH；

滤波电感L130μH；

谐振电容Cr200pF。