基于小耦合电感软开关同步变换器仿真及性能分析

发布时间：2024-06-23 12:20

　　针对常规同步整流升压变换器在高开关频率下主开关管的寄生电容存储电荷无法释放和整流开关管体二极管反向恢复行为造成的变换器开关管的硬开关、高电磁干扰(EMI)等问题,提出一种基于小耦合电感软开关同步Boost变换器设计方法,详细分析了软开关实现的条件以及变换器的工作过程,通过电路参数的优化设计和仿真验证实验,实现了宽负载范围内所有开关管和二极管的软开关,使变换器效率得到有效提高,电磁干扰也得到有效抑制,进而验证了理论分析的正确性。

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【部分图文】：

图1所提软开关同步Boost变换器

基于小耦合电感的软开关同步Boost变换器如图1所示，图中S1为主开关管；S2为整流开关管；Sa为辅助开关管；C1,C2分别为S1,S2的寄生电容或外加吸收电容，L1,L2为耦合电感；Ca为谐振电容；D1,D2,D3为续流二极管。该变换器在电感L电流连续模式下正常工作，主开关管S....

图2所提变换器的主要工作波形

模态1[t0～t1]，对应图3a）：假设在t0时刻之前，开关管S1导通，二极管D2,D3电流线性减小。t0时刻iD2减小到0，二极管D2,D3反向截止。该模态电感L处于能量存储阶段，并且输出电容C0中的能量转移至负载RL中。模态2[t1～t2]，对应图3b):t1时刻，S1关断....

图3所提变换器稳态时各个工作模态

模态5[t4～t5]，对应图3e):t4时刻，辅助开关管Sa开通，二极管D1正向导通，其两端电压为0V，流过初级电感L1的电流iL1开始增加。该模态中，由于Sa开通前电流为0A，因此Sa,D1属于零电流开通，由于D1在导通前两段电压为0V，所以D1也属于零电压导通。模态6[....

图4开关管驱动、漏源电压波形

从以上仿真研究发现，所提变换器的软开关状态是在输出功率500W下测试的，考虑到它在轻载下的性能变现，通过改变负载值使功率维持在100W左右，仿真结果如图6所示，可以看出，所提变换器在轻载下也实现了所有开关管的软开关。图5耦合电感、二极管电流波形

本文编号：3995458