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Boost电路的一种软开关实现方法


S1的结电容放电。在这种情况下的ZVS条件称为宽裕条件,表达式为式(8)。

(C2+C1)Vo≤(VinDT/2L+Io)tdead2   (8)

式中:tdead2为S2开通前的死区时间。

同理,弱管S1的软开关宽裕条件为

(C1+C2)Vo≤(VinDT/2L-Io)tdead1   (9)

式中:tdead1为S1开通前的死区时间。

在实际电路的设计中,强管的软开关条件非常容易实现,所以,关键是设计弱管的软开关条件。首先确定可以承受的最大死区时间,然后根据式(9)推算出电感量L。因为,在能实现软开关的前提下,L不宜太小,以免造成开关管上过大的电流有效值,从而使得开关的导通损耗过大。

3 实验结果

一个开关频率为200kHz,功率为100W的电感电流反向的同步Boost变换器进一步验证了上述软开关实现方法的正确性。

该变换器的规格和主要参数如下:

输入电压Vin24V

输出电压Vo40V

输出电流Io0~2.5A

工作频率f200kHz

主开关S1及S2IRFZ44

电感L4.5μH

图6(a),图6(b)及图6(c)是满载(2.5A)时的实验波形。从图6(a)可以看到电感L上的电流在DT或(1-D)T时段里都会反向,也就是创造了S1软开关的条件。从图6(b)及图6(c)可以看到两个开关S1和S2都实现了ZVS。但是从电压vds的下降斜率来看S1比S2的ZVS条件要差,这就是强管和弱管的差异。

图7给出了该变换器在不同负载电流下的转换效率。最高效率达到了97.1%,满载效率为96.9%。

4 结语

本文提出了一种Boost电路软开关实现策略:同步整流加电感电流反向。在该方案下,两个开关管根据软开关条件的不同,分为强管和弱管。设计中要根据弱管的临界软开关条件来决定电感L的大小。因为实现了软开关,开关频率可以设计得比较高。电感量可以设计得很小,所需的电感体积也可以比较小(通常可以用I型磁芯)。因此,这种方案适用于高功率密度、较低输出电压的场合。

《Boost电路的一种软开关实现方法(第3页)》
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