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新型软开关PWM Buck电路的研究

孙慧贤  
【摘要】:软开关技术是近年来电力电子学领域中的一个研究热点。采用软开关技术可以降低开关损耗,抑制开关产生的电磁干扰,因而有助于进一步提高开关频率,使得电源向体积小、重量轻、效率高、功率密度大的方向发展。本文回顾了软开关技术的发展过程,分析了几种具有代表性的软开关电路的性能特点。在分析基本的Buck变换器的基础上,对典型的ZVT PWM Buck变换器的工作原理和性能特点进行了理论分析和仿真研究,并针对其存在的问题,提出了一种改进型ZVT PWM Buck电路。在以上分析的基础上,进而提出了一种新型零电流开关PWM Buck电路。 对改进型ZVT PWM Buck电路,通过增加缓冲电容和与谐振电感串联的二极管,来克服原电路存在的辅助开关硬关断和由于开关管寄生参数产生的内部循环电流的缺点。本文对其拓扑结构、工作原理和电路特性等作了较深入的阐述。采用UC3525A作为主控芯片,设计了电路的控制驱动方案,进行了仿真和实验研究。结果证实改进电路是可行和有效的,并提高了原电路的性能。 对新型零电流开关PWM Buck电路,其辅助谐振单元为主开关创造零电流开关的条件,同时不增加主开关电流应力和导通损耗,且辅助开关也能在软开关条件下完成开通与关断。本文对其拓扑结构、工作原理和电路特性进行了研究,给出了谐振参数选择方法,设计了控制驱动方案,进行了仿真研究。结果表明新型零电流开关PWM Buck电路中的所有开关器件都能在较好的软开关的条件下完成导通和关断,且电流应力很小,能有效地解决IGBT关断时存在的“拖尾电流”问题。其电路结构简单,控制容易实现,适合于采用少子载流半导体器件(如IGBT、MCT等)作为开关管。


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