Boost電路的一種軟開關實現方法

在實際電路的設計中，強管的軟開關條件非常容易實現，所以，關鍵是設計弱管的軟開關條件。首先確定可以承受的最大死區時間，然后根據式(9)推算出電感量L。因為，在能實現軟開關的前提下，L不宜太小，以免造成開關管上過大的電流有效值，從而使得開關的導通損耗過大。

3 實驗結果

一個開關頻率為200kHz，功率為100W的電感電流反向的同步Boost變換器進一步驗證了上述軟開關實現方法的正確性。

該變換器的規格和主要參數如下：

輸入電壓V_in 24V

輸出電壓V_o 40V

輸出電流I_o 0～2.5A

工作頻率f 200kHz

主開關S₁及S₂ IRFZ44

電感L 4.5μH

圖6(a)，圖6（b）及圖6(c)是滿載（2.5A）時的實驗波形。從圖6(a)可以看到電感L上的電流在DT或(1－D)T時段里都會反向，也就是創造了S₁軟開關的條件。從圖6(b)及圖6(c)可以看到兩個開關S₁和S₂都實現了ZVS。但是從電壓v_ds的下降斜率來看S₁比S₂的ZVS條件要差，這就是強管和弱管的差異。

圖7給出了該變換器在不同負載電流下的轉換效率。最高效率達到了97.1％，滿載效率為96.9％。

(a)Current of L(I_o=1A)

(b)v_gs and v_ds of S₂(I_o=2.5A)

(c)v_gs and v_ds of S₁(I_o=2.5A)

圖6 實驗波形（V_in=24V）

圖7 不同負載電流下的效率曲線

4 結語

本文提出了一種Boost電路軟開關實現策略：同步整流加電感電流反向。在該方案下，兩個開關管根據軟開關條件的不同，分為強管和弱管。設計中要根據弱管的臨界軟開關條件來決定電感L的大小。因為實現了軟開關，開關頻率可以設計得比較高。電感量可以設計得很小，所需的電感體積也可以比較小（通常可以用I型磁芯）。因此，這種方案適用于高功率密度、較低輸出電壓的場合。