一個(gè)BOOST變換器ZVZCS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

BOOST變換器安裝電感電流和輸出電流的關(guān)系可分為三種模式，即：

1、電感電流IL》輸出電流Io時(shí)為CISM模式，

2、電感電電流》輸出電流Io時(shí)為IISM模式，

3、電感電流IL斷續(xù)時(shí)為DCM模式，

這是傳統(tǒng)BOOST變換器的分析方法，現(xiàn)在為了提高變換器效率和減小體積，變換器將向著高頻方向發(fā)展，這里分享一個(gè)ZVZCS實(shí)現(xiàn)方法。

設(shè)計(jì)參數(shù)：

輸入電壓VDC=24V，輸出電壓VDC=48V，輸出功率Po=48W，效率90%，工作頻率1.5MHz，紋波電壓Vpp=200mV。

設(shè)變換器工作在CCM模式，根據(jù)已知參數(shù)計(jì)算出臨界電感Lk=4uH，濾波電容Co=1.67uF，以臨界電感參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

I2為電感電流，Io為輸出電流，I3為輸入電流，Vg為MOS管驅(qū)動(dòng)，Vo為輸出電壓。

上述仿真參數(shù)為CISM模式和IISM模式臨界參數(shù)，出結(jié)果看出理論計(jì)算出的參數(shù)與仿真結(jié)果相一致。有助于進(jìn)一步理解BOOST變換器。

要想實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，必須保證開關(guān)管開通/關(guān)斷時(shí)電壓為零或電流為零。所以必須在原電路的基礎(chǔ)上加入輔助元件，這里選擇加入諧振電容Cr和諧振電感Lr。讓電路中的電壓和電流呈正弦規(guī)律變換。只有這樣電壓和電流才會(huì)出現(xiàn)過零點(diǎn)，軟開關(guān)才可能會(huì)實(shí)現(xiàn)。

之前看過一篇論文，論文中講到了軟開關(guān)的方法，當(dāng)時(shí)只想仿真試一試看下結(jié)果，并且做了總結(jié)SingleSwitchForward（ICF）ZVZCS實(shí)現(xiàn)方法今天再次看到，好像一下明白了，原來這個(gè)就是BOOST變換器軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)方法中的一種。應(yīng)該也是最簡單的一種吧！畢竟沒有加太多的元件。

圖3BOOST軟開關(guān)

圖中L的參數(shù)遠(yuǎn)大于Lr，即輸入相當(dāng)于一個(gè)電流源，由Lr和Cr諧振創(chuàng)造ZVZCS條件?；驹砣鐖D4。

圖4實(shí)現(xiàn)原理

電感取一個(gè)合適參數(shù)，然后根據(jù)頻率確定諧振電容Cr。

圖5實(shí)現(xiàn)波形

圖中看出，開通時(shí)，MOS管兩端電壓降為零，實(shí)現(xiàn)ZVS，關(guān)斷時(shí)，電壓依然為零，實(shí)現(xiàn)ZVS。

二極管開通過程，流過無電流，實(shí)現(xiàn)ZCS，直到二極管完全開通，電流才緩慢上升，關(guān)斷過程，電流依然為零，實(shí)現(xiàn)ZCS。

好不容易找到比較合適的參數(shù)，MOS管電流也無尖峰。

電容取值不能太小，負(fù)載電容兩端電壓太大，電感取值不能太小，否則MOS管電流尖峰太大，設(shè)計(jì)中根據(jù)需求取舍。也可以用狀態(tài)空間法分析。
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