低損耗軟開(kāi)關(guān)Boost變換器

摘要：介紹一種新的軟開(kāi)關(guān)Boost變換器。傳統(tǒng)的Boost變換器在開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)將產(chǎn)生開(kāi)關(guān)損耗，因此使整個(gè)系統(tǒng)的效率下降。新的Boost變換器利用軟開(kāi)關(guān)方法增加了輔助開(kāi)關(guān)管和諧振電路。這樣，相比硬開(kāi)關(guān)情況下，變換器減小了開(kāi)關(guān)損耗。這種變換器可以應(yīng)用在光伏系統(tǒng)、功率因子校正等裝置中。詳細(xì)分析電路的工作原理以及實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的條件，利用Pspice 9．2軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該變換器的所有開(kāi)關(guān)器件都實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)，從而使效率得到提高。
關(guān)鍵詞：升壓電路；軟開(kāi)關(guān)；諧振電路；功率因子校正

0 引言
近年來(lái)，隨著開(kāi)關(guān)頻率的提高，開(kāi)關(guān)電源變得輕小化，但是開(kāi)關(guān)頻率和開(kāi)關(guān)損耗成正比，開(kāi)關(guān)頻率提高，開(kāi)關(guān)損耗也增大，從而使整體系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)損耗增大。許多變換器采用諧振來(lái)減小開(kāi)關(guān)損耗，但是輔助諧振電路增大了電路的復(fù)雜性，而且也增加了電路的成本。在一些有輔助開(kāi)關(guān)的諧振變換器中，主開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)，但是輔助開(kāi)關(guān)管卻還是工作在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)下。所以，由于輔助開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)損耗的存在，這些變換器并不能提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。
傳統(tǒng)Boost變換器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于升壓場(chǎng)合。光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏陣列電池的輸出電壓較低，迫切需要較大的升壓，以滿足后級(jí)逆變器的需要。為了提高變換器的變換能力、可調(diào)范圍和效率，對(duì)傳統(tǒng)的Boost變換器進(jìn)行了改進(jìn)。本文提出一種新的軟開(kāi)關(guān)Boost變換器，通過(guò)采用輔助開(kāi)關(guān)管和諧振電路的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了主、輔助開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)。相比其他的軟開(kāi)關(guān)變換器而言，在同樣的頻率下，既減小了開(kāi)關(guān)損耗，又提高了整體系統(tǒng)效率。本文詳細(xì)分析了這種變換器的工作原理，實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的條件并通過(guò)PSpice進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

1 低損耗軟開(kāi)關(guān)Boost變換器
1．1 電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
低損耗軟開(kāi)關(guān)Boost變換器如圖1所示。

圖1中，S1為主開(kāi)關(guān)管，Do為主二極管，L和Co分別是濾波電感和濾波電容，輔助諧振電路由輔助開(kāi)關(guān)管S2、諧振電容Cr2和Cr、諧振電感Lr和輔助二極管D1和D2組成，它為主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管創(chuàng)造了軟開(kāi)關(guān)的條件。圖2為低損耗軟開(kāi)關(guān)Boost變換器的主要工作波形圖。