零轉換PWMDC/DC變換器的拓撲綜述

2.3 改進拓撲之二

圖4所示為文獻[6]中提出的另一種新穎的ZVT-PWM變換器拓撲。與圖1的普通ZVT-PWM變換器相比，該改進的拓撲只是在輔助諧振網絡增加了一個電容，少了一個二極管。以下對其工作過程進行分析。

圖4 改 進 的ZVT- PWM變 換 器 拓 撲 之 二

在分析中的假定與2.2基本相同，并設初始狀態為：u_Cf=u_Cr=V_o，i_Cr=0，i_D1=I_i，則電路在穩態時，每個開關周期可劃分為7個模態，相應的主要波形如圖5所示。

圖5 工 作 過 程 波 形

模態1(t₁－t₂) 在t₁時刻，S₂開通，L_r，C_r開始諧振，i_Lr諧振上升，直到i_Lr=I_i，該模態結束；

模態2(t₂－t₃) 在t₂時刻，D₁自然關斷，C_f，C_r，L_r與輸出負載R_L構成諧振回路，直到C_f放電到0，轉到模態3；

模態3(t₃－t₄) 在t₃時刻，C_r，L_r通過D_s1，S₂和R_L構成諧振回路，使L_r中的電流繼續減??；

模態4(t₄－t₅) 在t₄時刻，i_Lr=I_i，S₁導通，D_s1關斷，此階段中，L_r，C_r通過S₂，S₁和R_L構成諧振回路，使Lr中的電流繼續減??；

模態5(t₅－t₇) 在t₅時刻，i_Lr=0，在輸出電容C_o的作用下，L_r，C_r通過D_s2，S₁反向諧振，L_r中的電流反向，S2自行關斷；

模態6(t₇－t₈) 該模態類似于普通PWM Boost變換器的開通狀態，輸入電源通過S₁給L_s充電；

模態7(t₈－t₉) 在t₈時刻，S₁關斷，輸入電流I_i給電容C_f充電，該模態類似于普通PWM Boost變換器的關斷狀態，直到進入下一周期。

可見，該拓撲結構實現了S₁在ZVS條件下通斷，S₂在零電壓、零電流的條件下關斷與開通，兩個開關管都是軟通斷，改善了開關環境，克服了普通ZVT-PWM變換器的輔助開關管為硬開關的缺點，減小了關斷損耗。

2.4 改進拓撲之三

圖6所示為文獻[7]提出的另一種改進的ZVT-PWM變換器拓撲。與圖1的普通ZVT-PWM變換器相比，該改進的拓撲只是在輔助諧振網絡增加了一個電感、一個二極管和一個電容。其工作原理的分析與前面的基本相似，具體分析可以參考文獻[7]。從中可知，主開關管S₁在零電壓下開通和關斷，輔助開關管S₂在零電流下開通和關斷，從而也克服了普通的ZVT-PWM變換器輔助開關管為硬開關的缺點，減小了開關損耗，實現了兩個開關都是軟開關。

圖 6 改 進 的ZVT- PWM變 換 器 拓 撲 之 三

3 ZCT-PWM變換器

3.1 普通的ZCT-PWM變換器

ZVT-PWM變換器能實現在ZVS下開通，消除導通損耗，但卻不能有效地減小關斷損耗。而普通的ZCT-PWM變換器[8]，如圖7所示，則能實現主開關在ZCS下關斷，消除關斷損耗。然而，其輔助開關仍然是硬開關，而且，其輸出整流二極管存在嚴重的反向恢復問題，導致大的導通損耗。雖然通過改變控制策略，使輔助開關導通時間更長一些，可以實現輔助開關管在ZCS下關斷，但輔助開關管的峰值電流將較大。

圖7 普 通 的ZCT- PWM變 換 器