可实现辅助开关管准零电流开关的半无桥功率因数校正变换器

发布时间：2020-05-06 12:14

【摘要】：提出一种可实现辅助开关管准零电流开关的零电压转换半无桥功率因数校正变换器拓扑。通过增加一个有源辅助谐振支路,变换器实现了主开关管的零电压开关和升压二极管的自然开关,并且没有增加它们的电压应力。与此同时,它还进一步减小了辅助开关管的开关损耗,而各连通二极管也均实现了自然开关。理论分析变换器的工作模态,详细讨论变换器软开关实现条件和控制策略,在此基础上给出有源辅助谐振支路参数设计。设计一台开关频率100kHz、额定输出400V/600W的原理样机,验证了变换器设计方案的可行性和理论分析的正确性。
【图文】：

第21期胡玮等：可实现辅助开关管准零电流开关的半无桥功率因数校正变换器6397辅助开关管连通二极管谐振电感自耦变压器谐振电容图9原理样机图片Fig.9Aphotoofexperimentalprototype为500pF，主开关管并联电容CS1、CS2选取500pF。此时Td0.5S，TSr1.1S。图10为220V输入、满负载输出时输入电压vin与电感电流iin的波形，证明本文提出变换器具有很高的功率因数和较低的总谐波失真(totalharmonicdistortion，THD)，达到了功率因数校正的目的。t(5ms/格)ini3(A/格)vni(0V/1格)viniin图10额定电压和满载时vin和iin波形图Fig.10Waveformsofthevoltagevinandthecurrentiinatratedvoltageandfullload图11为在输入电压220V、满负载输出时原理样机在一个开关周期中的实验波形，其中虚线部分为电压、电流交叠区，即开关损耗出现时刻。其中图11(a)为主开关管S1实现了ZVS，可以看出，在S1开通前，iS1反向通过S1的体二极管DS1，其电压、电流交叠区趋近于零，开通损耗基本为零；S1关断时其电压、电流交叠区很小，关断损耗大幅减校图11(b)显示升压二极管D1实现了自然开关，可以看出，，在D1开通时其电压、电流交叠区趋近于零，开通损耗基本为零；D1关断时其电压、电流交叠区为零，反向恢复损耗为零。图11(c)为辅助开关管Sr实现了准ZCS，可以看出，Sr开通时其电压、电流交叠区很小，开通损耗大幅减小；Sr关断时其电压、电流交叠区趋近于零，关断损耗基本为零。t(0.5s/格)(a)vS1和iS1波形i1S1(5.A/格)v1S(0V/2格)vg1iS1v1g(0V/1格)v

第21期胡玮等：可实现辅助开关管准零电流开关的半无桥功率因数校正变换器6397辅助开关管连通二极管谐振电感自耦变压器谐振电容图9原理样机图片Fig.9Aphotoofexperimentalprototype为500pF，主开关管并联电容CS1、CS2选取500pF。此时Td0.5S，TSr1.1S。图10为220V输入、满负载输出时输入电压vin与电感电流iin的波形，证明本文提出变换器具有很高的功率因数和较低的总谐波失真(totalharmonicdistortion，THD)，达到了功率因数校正的目的。t(5ms/格)ini3(A/格)vni(0V/1格)viniin图10额定电压和满载时vin和iin波形图Fig.10Waveformsofthevoltagevinandthecurrentiinatratedvoltageandfullload图11为在输入电压220V、满负载输出时原理样机在一个开关周期中的实验波形，其中虚线部分为电压、电流交叠区，即开关损耗出现时刻。其中图11(a)为主开关管S1实现了ZVS，可以看出，在S1开通前，iS1反向通过S1的体二极管DS1，其电压、电流交叠区趋近于零，开通损耗基本为零；S1关断时其电压、电流交叠区很小，关断损耗大幅减校图11(b)显示升压二极管D1实现了自然开关，可以看出，在D1开通时其电压、电流交叠区趋近于零，开通损耗基本为零；D1关断时其电压、电流交叠区为零，反向恢复损耗为零。图11(c)为辅助开关管Sr实现了准ZCS，可以看出，Sr开通时其电压、电流交叠区很小，开通损耗大幅减小；Sr关断时其电压、电流交叠区趋近于零，关断损耗基本为零。t(0.5s/格)(a)vS1和iS1波形i1S1(5.A/格)v1S(0V/2格)vg1iS1v1g(0V/1格)v

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