低損耗軟開關Boost變換器

摘要：介紹一種新的軟開關Boost變換器。傳統的Boost變換器在開通和關斷時將產生開關損耗，因此使整個系統的效率下降。新的Boost變換器利用軟開關方法增加了輔助開關管和諧振電路。這樣，相比硬開關情況下，變換器減小了開關損耗。這種變換器可以應用在光伏系統、功率因子校正等裝置中。詳細分析電路的工作原理以及實現軟開關的條件，利用Pspice 9．2軟件進行仿真驗證。仿真結果表明，該變換器的所有開關器件都實現了軟開關，從而使效率得到提高。
關鍵詞：升壓電路；軟開關；諧振電路；功率因子校正

0 引言
近年來，隨著開關頻率的提高，開關電源變得輕小化，但是開關頻率和開關損耗成正比，開關頻率提高，開關損耗也增大，從而使整體系統的開關損耗增大。許多變換器采用諧振來減小開關損耗，但是輔助諧振電路增大了電路的復雜性，而且也增加了電路的成本。在一些有輔助開關的諧振變換器中，主開關管實現了軟開關，但是輔助開關管卻還是工作在硬開關狀態下。所以，由于輔助開關管開關損耗的存在，這些變換器并不能提高整個系統的效率。
傳統Boost變換器以其結構簡單，易實現等優點，已廣泛應用于升壓場合。光伏發電系統中，光伏陣列電池的輸出電壓較低，迫切需要較大的升壓，以滿足后級逆變器的需要。為了提高變換器的變換能力、可調范圍和效率，對傳統的Boost變換器進行了改進。本文提出一種新的軟開關Boost變換器，通過采用輔助開關管和諧振電路的電路結構實現了主、輔助開關管的軟開關。相比其他的軟開關變換器而言，在同樣的頻率下，既減小了開關損耗，又提高了整體系統效率。本文詳細分析了這種變換器的工作原理，實現軟開關的條件并通過PSpice進行仿真實驗。

1 低損耗軟開關Boost變換器
1．1 電路拓撲結構
低損耗軟開關Boost變換器如圖1所示。

圖1中，S1為主開關管，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關管S2、諧振電容Cr2和Cr、諧振電感Lr和輔助二極管D1和D2組成，它為主開關管和輔助開關管創造了軟開關的條件。圖2為低損耗軟開關Boost變換器的主要工作波形圖。