一种新型无源无损软开关Boost变换器

图3 Boost变换器各电流和电压波形图

　　（8）t6～t7

　　从t6开始，变换器重新工作在PWM状态，简化电路如图2(a)所示。t=t7时，开关S导通，开始下一个周期的工作。

　　由上面各工作模态分析可知：当开关S导通时，由于iLr=Iin，电感电流不能突变，使得电流is从零开始上升；当开关S关断时，由于vcs=0，电容电压不能突变，把开关电压vds钳在零，当电源Vi对Cs充电时,开关电压vds才开始上升，从而实现零电流开通和零电压关断，并且最大开关电压Vdsmax被钳在VO。也就是说，这种新型无源无损软开关Boost交换器在没有增加开关应力的基础上实现了零电流开通和零电压关断。

　　3参数计算

　　附加子电路只给开关提供软开关条件，因而其参数的设置条件是：保证附加子电路提供软开关条件，但不影响原电路的工作。一般情况下，Cs的值小于10nF，而Cr的值是Cs的20倍以上。t1－2（也即ts，为Cs放电，vcs从VO降到零的时间）不宜太小，因为这段时间太小，开关电流上升的时间就短，di/dt将变大，使得EMI增大，也即电感Lr不宜太小。但是Lr也不宜过大，过大将使子电路的工作时间较长，增加了工作损耗，影响原电路的工作，并且也影响了电路零电流开通的条件。

　　4仿真结果

　　利用以上的电路原理，对一个带有这种附加电路的Boost变换器进行仿真。参数如下：Cr=400nF，Cs=10nF，L=200μH，C=40μF，R=50Ω，Vi=15V。在其他参数确定的情况下，可用Pspice中的参数扫描分析功能确定Lr的值。分析结果取Lr=50μH。仿真结果如图4所示。

(a)开关S电压和电流的波形

(b)附加电感Lr电流与开关控制信号的波形

(c)附加电容Cr电压与开关控制信号的波形

图4 Boost变换器各电流及电压仿真波形

　　由图4可知，当开关导通时，开关电压V（M1：d）（Vds）下降，由于电感Lr的作用，电流不能突变，使得开关电流is在开关电压V（M1：d）（Vds）降到零后，才从零开始上升，实现了开关的零电流导通。当开关关断时，由于电容Cs的钳压作用，开关电压从低电压上升，基本实现零电压关断。而电感电流iLr和电压vcr波形与理论分析的是一致的。

　　5结论

　　文献[2]中提出的软开关也是无源软开关。不同的是，文献[2]中提出的电路附加电感Lr插在开关支路，当开关关断时，电感能量必须回到零，以减少导通损耗。而本文分析的电路附加电感Lr插在二极管D支路，电感在开关关断时充电。由以上分析可知，两个附加电路功能一样，但在各个工作模态中对电路的作用却不一样。这种变换器外加元器件都是无源元器件，价格比较便宜，可靠性较强，损耗低，只需用一个控制电路对主开关进行控制，并且在不增加开关应力的情况下实现零电流开通和零电压关断。