兩種PWM變換器無源軟開關方法的比較分析
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近年來，隨著開關電源頻率的不斷提高，所產生的開關損耗、電磁干擾（EMI）、尖峰電壓、尖峰電流等問題引起了人們的極大關注，為克服上述問題，提出了很多軟開關的方法[1][2][3]。其中，有源軟開關技術 比較成熟，在大功率場合應用廣泛，取得了理想的效果。但是，它需要額外的有源開關以及相應的控制、檢測、驅動電路，結構復雜，成本較高，對于較小的功率場合則顯得很不經濟。而無源軟開關技術只用一些無源器件來實現軟開關，所用原器件少，結構簡單，成本很低且效果理想，引起了人們的廣泛關注。本文就兩種典型的PWM變換器無源軟開關方法作一介紹并作比較分析。
2 具有最簡拓撲的無源軟開關方法
無源軟開關主要以結構簡單、成本低廉獲得了發展的價值，因此，結構是否簡單成為了衡量無源軟開關的一個標準。
文獻[4]從理論上說明了構成無源軟開關要附加至少五個無源元器件。除了用于開通緩沖的一個限流電感器Lr，用于關斷緩沖的一個吸能電容器Cr，一個在開通或關斷兩種不同情況下，使吸能電路電流有向流動的隔離二極管Ds1以及使饋能回路電流有向流動的二極管Ds2這些必要的元件外，還巧妙地加入了一個附加在變流器電感器L上的小功率耦合繞組La，構成實現無源軟開關所要附加的最簡拓撲，如圖1所示，根據電流有向流動的方向來選擇a或b。
該拓撲可附加在Buck 、Boost、Buck- Boost、Cuk等DC/DC變換器中,實現電路的軟開關。在Boost電路中的運用如圖2所示。
一個開關周期內電路主要參數波形如圖3所示。其工作過程簡單分析如下：
在ｔ1時刻,主開關管S開通,由于電感Ｌr的限流作用，開關管S實現零電流的軟開通;在階段2(ｔ2～ｔ3)，Ｄ關斷,Cr開始放電,耦合繞組La的感應電勢使Cr上的電勢自舉提高,直到電容Cr完全釋放儲能；在ｔ4時刻,主開關管Ｓ關斷,由于緩沖電容Cr上的電壓要從零開始上升，因此開關管S實現了零電壓關斷。具體的工作過程可參見文獻[4]。
該電路所用原器件少（5個），結構簡單，在參數設計沒有特別的要求，在75W到225W功率范圍內可達到95%的效率。但在稍高功率輸出時，它的效率就會有所下降，同時，它能實現軟開關的輸入電壓以及負載變化范圍小，占空比D要限制在0.5以內，這在一定程度上限制了它的應用范圍。
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