软开关技术简介

软开关技术简介拓扑组2006-06-15内容提要软开关技术概述准谐振变换器ZCS-PWM和ZVS-PWM变换技术ZCT-PWM和ZVT-PWM技术移相全桥ZVS-PWM技术概述软开关是一种在开关管周围附加特定的LC谐振电路，以实现开关管零电流开通与关断，或者零电压开通与关断的技术，从而达到减小开关损耗的目的。开关电源应用软开关技术后，可以提高其开关管的工作频率，从而减少开关电源的体积和重量。硬开关产生开关损耗期望的开关波形：VItV/I实际的开关波形：VItV/I零电流开关（ZCS）零电流开关的原理图及基本波形如图所示：VItV/I由于开关与谐振电感串连，开通之后电流缓慢上升，实现了零电流导通；开关导通之后，电感和电容连接组成谐振电路，检测到开关管电流谐振到零的时候，驱动关闭开关管，实现零电流关断。零电压开关的原理图及基本波形如图所示：由于开关与谐振电容并联，关断之后给电容充电，电压缓慢上升，实现了零电压关断；开关关断之后，电感和电容串联组成谐振电路，检测到开关管电压谐振到零的时候，驱动导通开关管，实现零电压导通。VItV/I零电压开关（ZVS）软开关技术的发展过程时间名称应用70年代串联或并联谐振技术半桥或全桥变换器80年代初有源钳位ZVS技术单端变换器80年代中准谐振和多谐振技术单端或桥式变换器80年代末零开关-PWM技术单端或桥式变换器80年代末移相全桥ZVS-PWM技术全桥变换器250W以上90年代初零转换-PWM技术单端或桥式变换器90年代广义软开关PWM技术软开关技术概述准谐振变换器ZCS-PWM和ZVS-PWM变换技术ZCT-PWM和ZVT-PWM技术移相全桥ZVS-PWM技术零电流-准谐振变换器（ZCS-QRC）VsLrLCrCRtVGStIdstVCrIoT0T1T2T3T4T0'VsVsLrLCrCRT0－T1：电流Ilr线性上升，二极管压降为0tVGStIdstVCrIoT0T1T2T3T4T0'VsT1－T2：LC谐振，二极管反向阻断tVGStIdstVCrIoT0T1T2T3T4T0'VsVsLrLCrCRT2－T3－T4：电容放电后线性充电，直到二极管导通tVGStIdstVCrIoT0T1T2T3T4T0'VsVsLrLCrCRT4－T0’：开关管截止，通过二极管续流tVGStIdstVCrIoT0T1T2T3T4T0'VsVsLrLCrCR零电压-准谐振变换器（ZVS-QRC）VsLrLCrCRILrtVGStVds(VCr)tILrVsT0T1T2T3T4T0'软开关技术概述准谐振变换器ZCS-PWM和ZVS-PWM变换技术ZCT-PWM和ZVT-PWM技术移相全桥ZVS-PWM技术零电流开关脉宽调制变换器（ZCS-PWM）和ZCS-QRC电路比较VsLrLCRTrILrTr1-+Vds1Cr+-VCrD+-VoIoVsLrLCrCRZCS-PWM电路ZCS-QRC电路ZCS-PWM变换器工作逻辑VsLrLCRTrILrTr1-+Vds1Cr+-VCrD+-VoIoVGS(Tr)VdstILrVsT0T1T2T3T4T0'VGS(Tr1)VCrVds1T5T0－T1：主开关管导通，电流Ilr线性上升，二极管D压降为0VGS(Tr)VdstILrVsT0T1T2T3T4T0'VGS(Tr1)VCrVds1T5VsLrLCRTrILrTr1-+Vds1Cr+-VCrD+-VoIoT1－T2：LC谐振，二极管反向阻断VGS(Tr)VdstILrVsT0T1T2T3T4T0'VGS(Tr1)VCrVds1T5VsLrLCRTrILrTr1-+Vds1Cr+-VCrD+-VoIoT2－T3：正常的PWM导通状态，二极管D反向阻断VGS(Tr)VdstILrVsT0T1T2T3T4T0'VGS(Tr1)VCrVds1T5VsLrLCRTrILrTr1-+Vds1Cr+-VCrD+-VoIoT3－T4：辅助开关管导通，LC谐振，电容Cr放电。当Ilr为零时控制关断开关管TrVGS(Tr)VdstILrVsT0T1T2T3T4T0'VGS(Tr1)VCrVds1T5VsLrLCRTrILrTr1-+Vds1Cr+-VCrD+-VoIoT4－T5：电容Cr余量线性放电，直到二极管D导通VGS(Tr)VdstILrVsT0T1T2T3T4T0'VGS(Tr1)VCrVds1T5VsLrLCRTrILrTr1-+Vds1Cr+-VCrD+-VoIoT4－T5：二极管D导通续流，电路工作在PWM关断状态VGS(Tr)VdstILrVsT0T1T2T3T4T0'VGS(Tr1)VCrVds1T5VsLrLCRTrILrTr1-+Vds1Cr+-VCrD+-VoIoZCS-PWM技术的优点：主开关零电流开关，且Tr电压应力较小，Tr承受的最高电压为Vs。ZCS-PWM技术的缺点：续流二极管的电压应力为2Vs，谐振电感与主开关串联，所以ZCS条件与电网电压和负载的变化有关。问题：请根据ZCS-PWM的BUCK电路拓扑画出其BOOST电路拓扑？零电压开关脉宽调制变换器（ZVS-PWM）和ZVS-QRC电路比较VsLrLCRTrTr1CrD+-VoIoZVS-PWM电路VsLrLCrCRILrZVS-QRC电路ZVS-PWM变换器工作逻辑VsLrLCRTrTr1CrD+-VoIoVGS(Tr)VdstIdsT0T1T2T3T4T0'VGS(Tr1)ILrVDZVS-PWM技术的优点：主开关零电压开关，Tr承受的电流应力较小。ZCS-PWM技术的缺点：主开关的电压应力较大，谐振电感与主开关串联，所以ZCS条件与电网电压和负载的变化有关。问题：请根据ZVS-PWM的BUCK电路拓扑画出其BOOST电路拓扑？软开关技术概述准谐振变换器ZCS-PWM和ZVS-PWM变换技术ZCT-PWM和ZVT-PWM技术移相全桥ZVS-PWM技术