詳細(xì)分析并實(shí)現(xiàn)了一種新型的 ZCT-PWM Buck 變換器，該變換器的主管和輔管
均可實(shí)現(xiàn)零電壓/零電流開(kāi)關(guān)，并且電路可工作在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)。試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了理論分析和設(shè)計(jì)的正確性與可行性。
關(guān)鍵字：零電流轉(zhuǎn)換 脈寬調(diào)制變換器 軟開(kāi)關(guān)
在大功率應(yīng)用場(chǎng)合，功率器件承受的電壓與電流應(yīng)力大，開(kāi)關(guān)損耗大。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中通常需用較大容量的開(kāi)關(guān)器件并輔以復(fù)雜的吸收電路，開(kāi)關(guān)頻率也難以提高[1]、[8]。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外提出了許多軟開(kāi)關(guān)的方法，如準(zhǔn)諧振DC/DC 變換電路，多諧振DC/DC 變換電路，ZCS/ZVS PWM DC/DC變換電路，ZCT/ZVT PWM DC/DC 變換電路等,這些技術(shù)使得在不降低效率的情況下提高了變換器的工作頻率從而提高其功率密度[1~7]。前述各類軟開(kāi)關(guān)變換電路，通過(guò)在常規(guī)的PWM變換電路的基礎(chǔ)上增加輔助諧振回路，利用電路中的諧振，使通過(guò)開(kāi)關(guān)器件的電壓或電流波形呈準(zhǔn)正弦，從而為開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷創(chuàng)造了零電壓或零電流條件，實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)，減小了開(kāi)關(guān)器件的損耗[8]。然而，除ZCT/ZVT 電路外,上述各軟開(kāi)關(guān)電路的諧振元件都串聯(lián)在電路的主功率通路上，所以給開(kāi)關(guān)器件增加了額外的電壓應(yīng)力和很大的環(huán)流能量，而且電路很難在較寬的輸入和輸出范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)[1]、[7]。而零轉(zhuǎn)換電路把諧振電感與主功率回路并聯(lián)，克服了由于諧振電感串聯(lián)連接在主功率回路中所帶來(lái)的問(wèn)題，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)了主管和輔管的零關(guān)段。
一般地，零電流開(kāi)關(guān)技術(shù)常用于控制IGBT 而零電壓開(kāi)關(guān)技術(shù)用于控制MOSFET［7］。ZCT 技術(shù)近年獲得較大發(fā)展，國(guó)外間或有報(bào)道其成功應(yīng)用的例子［9］。國(guó)內(nèi)學(xué)者在此方面也做出了很多有益的嘗試［9~11］。然而，以上成功應(yīng)用的例子多集中于Boost 型變換器，而沒(méi)有Buck 變換器應(yīng)用的先例，亦無(wú)關(guān)于ZCT Buck 變換器的詳細(xì)的理論分析。本文對(duì)ZCT Buck 變換器的實(shí)現(xiàn)原理及其應(yīng)用細(xì)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)小功率零電流轉(zhuǎn)換降壓變換器，進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果證實(shí)了理論分析和設(shè)計(jì)的正確性與可行性。