一种新型ZCS-PWM Buck变换器研究
ZCS-QRC同步Buck变换器的特性与效率
Ｋｅ ｒ ｓ Ｃ － ｙｗｏ ｄ ：Ｚ Ｓ ＱＲＣ；ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓＢｕ ｋ ｃ ｎ ｅｔ ｒ ｅｉｄ ａ ｅ ａ ｉｇ ｍｏ ｅ ； ｅａ ｉ ｙ ｃ ｅ
ｈ ｎ ｒ ｑ ｅ ｃ ｆ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ｃ ａ ｇ ｓ ｓｉ ｈ ｌ （ ｂ ｕ ） ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｔ ｙ ｌ ｆ ｔ ｅ ｉ ｇ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｏ ｈ ｏ ｖ ｒ ｅ ｈ ｎ ｅ ｌ ｔｙ ａ ｏ ｔ １ ｇ ｎ ｈ ｕ ｙ ｃ ｃｅ ｏ ｈ
（ ８ ） 变换 器有较 低 的 电磁辐 射 干扰 和很 好 的模 型精 度 ， 输 出电 流不 是很 小 时有 约 。 在 很 高的转换 效率 。变换 器 高精度 的对 象模 型 ， 有利 于数 字控制 方案 的设计 与 实现 。 关键词 ： Ｃ Ｚ ＱＲ 同步 Ｂ ｃ Ｃ； ｕ ｋ变换 器 ； 周期 平均模 型 ； 时 延
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｗ ｅａ ａｙ ｅｔ ｅｂ ｓｃｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓｏ ＣＳ ＱＲＣ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｕ ｋ ｃ ｎ ｅｔｒ ｎ ｌｓ ｈ ａ ｉ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｆ Ｚ — ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓｂ ｃ ｏ ｖ ｒｅ ，
ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｈｅ ｃ ｕ ａ ｅ ｖ ｌ ｆ ｎ ｔｍｅ， ｏ ｆ ｉ ｅ ｎｄ ｄｅ ａ ｉ ｗｉｃ ｉ Ｍ ＯＳ— ａ ｃ ｌ ｔ ｓｔ ａ ｃ ｒ ｔ ａ ｕｅ ｏ ｏ ｉ ｆ ｔｍ ａ ｌ ｙ ｔｍｅ ｏｆ ｓ ｔ ｈ ｎｇ ＦＥＴｓ ｎ ｔ ｏ ｗａ ｄ ａ ｐ ｒｏ ｖ ｒ ｇ ｎ ，ａ ｄ ｐｕ ｓ ｆ ｒ ｎ ｅ ｉ ｄ ａ ｅ ａ ｉ ｇ ｍｏｄ ｌｏ ｈｅ ｃ ｎｖ ｒｅ ． Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｓ ａ ｄ ｒ ｅ ｆ ｔ ｏ ｅ ｔ ｒ ｉ ｌ ｔｏｎ ｎ ｅ ｐｅ ｉ ｎｔ ｈ ｗ ｈ ｔ ｘ ｒｍｅ ｓｓ ｏ ｔ ａ ，ｗｈ ｎ ｌ ａ ｕ ｒ ｎ ｈ ｎ ｓ ｆ ｏ ｚ ｒ ｏ ｍ ａ ｉ ｅ ｏ ｄ ｃ ｒ ｅ ｔ ｃ ａ ｇｅ ｒ ｍ ｅ ｏ ｔ ｘ ｍｕｍ ，ｔ ｗｉｃ ｈｅ ｓ ｔ —
ZVZCS PWM DC／DC全桥变换器的简述和发展
中图分类 号 －Ｍ４ Ｔ ６
文 献标识 码 ： Ｂ
文章编 号 ：２９ ２ １（０７ ０— ０ ９０ ０ １— ７３ ２０ ）４ ０５ — ６
０ 引言
在 ＤＣＤ ／Ｃ变换 器 中 ， 桥变 换 器 一般 用 在 中 全
目前 ， 中大 功 率 Ｄ ／Ｃ变换 器 中 ， 在 ＣＤ 应用 最
Ｚ Ｚ ＳＰ ＣＤ Ｖ Ｃ ＷＭ Ｄ ／ Ｃ全桥变换器 的 简述和发展
杜 少武 ， 丁
（ ｉ＿＆ ： ， 安徽 合） ｒ ｋ学 ６－ 摘
莉
合肥 ２０ ０ ） ３ ０９
要 ：随着 Ｄ ／Ｃ变换 器对 功率 密度提 出了更 高的要 求 ，Ｇ Ｔ代 替 ＭＯ Ｆ Ｔ成 为主 要 的功 率 ＣＤ ＩＢ ＳＥ
ｃ ｍｍｏ ｏ ｏｏ ｉｓａ ｌ ａ ｈ ｉ ａ ｖ ｎａ ｅ ｎ ｒｗ ａ ｋ ｒ ｉｃ ｓｅ ｎ ｎ ｌｚｄ ｏ ｎｔｐ ｌｇｅ ｓｗｅｌ ｓｔｅｒ ｄ ａ ｔｇｓａ ｄ ｄａ ｂ ｃ ｓａｅｄｓｕ ｓｄ ａ ｄａ ａｙｅ ．
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｅ — ｏｔ ｇ ｅ － ｕ ｒ ｎ — ｗｉ ｈｎ ； ／ Ｃ ｃ ｎ ｅ ｔｒ ｆ ｌ ｂ ｄ ｅ ｙ ｒ ｓ ｚ ｒ — ｌ ｅ ｚ ｒ ｃ ｒｅ ｔ ｓ ｔ ｉ ｇ ＤＣ Ｄ ｏ ｖ ｒ ； ｕ ｌ ｒ ｇ ｏ ｖ ａ ｏ — ｃ ｅ ｉ
（ ｅｅ Ｕ ｉ ｒｉ ｆ ｅ ｈ ｏｏｙ Ｈ ｆ Ａ ｈ ｉ ２ ０ ０ ， Ｃ ｉ ） Ｈ ｆ ｎｖ ｓｙＯ ｃ ｎ ｌ ， ｅｅ ｎ ｕ ３ ０ ９ ｈｎ ｉ ｅ ｔ Ｔ ｇ ｉ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｗｉ ｈ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｄ ｍａ ｄ ｆ ｒｈ ｇ ｅ ｏ ｒｄ ｎ ｉ ｏ ｖ ｌｉｎ ＧＢＴ ａ ｅ ｂ ｃ ｍｅ ｐ ｍａｙ ｐ ｗｅ ｅ ｉ ｅ ｔ ｔ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｅ ｎ ｏ ｉｈ ｒｐ ｗｅ ｅ ｓｔ ｃ ｎ ｅ ｏ ，Ｉ ｈ ｙ ￣ ｓ ｈ ｖ ｅ ｏ ｒ ｒ ｏ ｒ ｄ ｖｃ ｓ ｉ
一种新型Buck-Boost变换器
第15卷第4期2020年12月电气工程学报Vol.15 No.4Dec. 2020DOI：10.11985/2020.04.005一种新型Buck-Boost变换器*房绪鹏綦中明王晴晴题晓东(山东科技大学电气与自动化工程学院青岛266590)摘要：针对传统Buck-Boost变换器的输出电压能力有限，输出稳定性较差以及可调占空比范围不足等问题，提出了一种新型Buck-Boost变换器拓扑，对该变换器的工作原理进行了分析，并推导了该变换器的输出和输入电压关系以及电容的电压应力表达式。
与传统Buck-Boost变换器相比，该变换器工作在更合理的占空比范围内，实现了更好的降压效果。
仿真的结果验证了理论分析的正确性。
试验的结果表明，该新型Buck-Boost变换器是可行的。
关键词：DC-DC变换器；占空比；电路拓扑结构；电压应力中图分类号：TM464A New Buck-Boost ConverterFANG Xupeng QI Zhongming WANG Qingqing TI Xiaodong(College of Electrical Engineering and Automation,Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590)Abstrac t：For the problems of traditional Buck-Boost converter including limited output voltage and poor stability, and the adjustable duty cycle range is insufficient, a new Buck-Boost converter topology is proposed. The working process of the converter is analyzed, the output-input voltage relationship of the converter and the voltage stress expression of the capacitor are derived. Compared with the traditional Buck-Boost converter, the new converter can achieve better voltage reduction effect when working in a more reasonable duty cycle range. The simulation results verify the correctness of theoretical analysis, and the experimental results show that the new Buck-Boost converter is feasible.Key words：DC-DC converter；duty ratio；circuit topology；voltage stress1 引言目前，随着社会科学技术的迅速发展,直流电源系统不断优化改良,被广泛地应用于远程数据通讯、工农业生产的自动化设备、机械仪器仪表、交通运输、航空航天等领域，与我国经济各行各业相关联,应用的要求也愈发的严格[1]。
一种新型的BOOST ZCT-PWM变换器
一种新型的BOOST ZCT-PWM变换器摘要：针对典型的Boost ZCT-PWM 变换器变换器中存在的主开关管开关管并非零电流零电流开通的问题，对原有电路做了改进，提出了一种新的拓扑结构和控制方法，实现了主开关管的零电流开通和关断关断，改善了变换器的工作状况，降低了开通损耗。
仿真结果表明，这种新型的改进电路确实达到了预期的效果。
关键词：变换器脉宽调制软开关仿真提高开关频率是解决电源装置轻小化的可行方法。
但在硬开关电路中，开关器件的损耗随开关频率的提高而增加，使电源效率降低，开关器件发热严重。
软开关技术的出现使这些问题得到了很好的解决[1]。
Boost电路作为一种基本的DC/DC变换器，已广泛应用于各种电源设计。
典型的Boost零电流过渡PWM电路只实现了主开关管的零电流关断，但其开通电流很大，增大了主开关管的电流应力，也增大了开通损耗[2]。
本文对传统的Boost ZCT-PWM 电路拓扑结构及控制方法均加以改进，使主开关器件实现了软开关。
1 典型Boot ZCT-PWM 电路工作原理及其不足图1示出典型 Boost ZCT-PWM 电路拓扑结构及其主要工作波形。
主开关管Q1超前于辅助开关管Qa开通，设Qa开通时刻为t0，在t0～t1时段，Q1和Qa均导通导通，施加在辅助支路La、Ca两端的电压为零，辅助元件La、Ca开始谐振。
在t1～t3时段，La、Ca继续谐振，谐振电流大于输入电流iin, Q1的反并联二极管D1导通，可实现Q1零电流关断。
在t3时刻，Qa关断。
在t3～t4时段，升压二极管DR、辅助二极管Da 均导通，La、Ca继续谐振。
在t4～t5时段，电路工作在基本的Boost电路工作状态下。
在t5时刻，Q1开通，流过其上的电流立即上升到iin。
可见，其属于硬开通，同时DR关断，存在严重的反向恢复问题。
由上述分析可见，电路中Q1的开通是典型的硬开关过程，其开通时的开通电流很大，故其损耗也会显著增大。
小电流纹波的ZVZCS全桥PWM变换器研究
结束 时 ， 和 定义为 ｉ ‰。 ｉ 。 ， ［￣５ 段 ｃ 放 电 结 束 ， 极 管 Ｖ ３ 通 ， ｔ ｔ阶 ４ ］ ３ 二 Ｄ 导
ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｃ ｎ ｅ ｅ ｓ Ｍａ ｙ ａ ｖ ｎａ ｅ ｎ ｌ ｄ ｎ ｉ ｌ ｉ ｕ ｔ ｈ ｇ ｆ ｃｅ ｃ ｌ ｗ ｃ ｓ ，ｏ ｕ ｅ ｔ ｒ ｐ ｅ ａ ｄ ｔ ｉｇ ｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｖ ｒ ｒ ． ｎ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｓｍｐ ｅ ｃｒ ｉ， ｉ ｈ ｅ ｉｉ ｎ ｙ，ｏ ｏ ｔ ｌ ｗ ｃ ｒ ｎ ｐ ｌ ｎ ａ ｎ ｔ ｃ ｉ ｋ
第４ ６巷 第 １期
电 力 电 于 技 木
ＶＯ１斗ｏ ． ．
Ｏ． １
２１ ０ ２年 １月
Ｐ ｗｅ ｌ ｃｒ ｎｃ ｏ ｒＥ ｅ ｔｏ ｉ ｓ
Ｊｎ ａｙ２ １ ａ ｕ ｒ ０ ２
小电流纹波的 Ｚ Ｚ Ｓ Ｖ Ｃ 全桥 Ｐ ＷＭ 变换器研究
徐 建 军 ，王 建任 ，马 文龙 ，韩 晓 菲
别 为 初 、 级 绕 组 自感 。 若 满 足 ｎ ｋ， 级 漏 感 将 次 ＝ 次 降 为零 。 级 电感 中存 在零 电流 纹 波 ， 通 过 改变 初 可 ｎ， 小纹 波 。 献 ［］ ｋ的变 化 是 连 续 的 ， 改 ｋ减 文 ２中 而
ｆ （ ＝ ，ｉ ｔ＝ｌ ｉ ） ｃ ）ｎ － （ （ ｏｐ ）
Ｃｏ ｖ ｒｅ ｔ ｗ ｔ ｕ ｒ ｅ ｔＲｉ ｐ ｅ ｎ ｅ ｔｒ ｗｉ ｌＬｏ Ｏｕ ｐ ｔＣｕ ｒ ｎ ｐ ｌ ｌ
Ｘ ｉ － ｎ ，ＷＡ Ｇ Ｊａ — ｎ ， ｎ１ｎ２ Ｕ Ｊａ ｊ ｎｕ Ｎ ｉ ｒ ＭＡ Ｗｅ ． ｇ，ＨＡ ｉ － ｉ ｎｅ ｏ Ｎ Ｘａ ｆ ｏｅ
采用平面磁集成技术设计新型ZCS―PWM Buck变换器
采用平面磁集成技术设计新型ZCS―PWM Buck变换器目前电源产品都是朝着频率高、体积小、重量轻的方向发展，对高效单片集成DC-DC 变换器有着广泛的需求。
随着微电子制作工艺水平的提高，将有源元件和分立的磁性元件全部集成到一个芯片上的单片DC-DC 变换器已成为可能。
为减小无源元件的尺寸，变换器需工作在较高的开关频率下，而这必然引起开关损耗的增大，效率降低。
故采用软开关技术可减少开关损耗，提高效率，但会增加电路设计的复杂性以及增加了谐振电容和谐振电感这些无源元件。
为此，采用平面磁集成技术即采用平面磁件将变换器中增加的谐振电感和原变换器中的主要磁性器件（如滤波电感等）从结构上集中到一起，即用一个磁性器件来实现，进而减少磁性元件的数量，减小体积，提高功率密度。
本文提出采用平面磁集成技术对软开关变换器中的磁性元件进行平面磁集成。
仿真结果表明本文提出的基于磁集成的新型ZCS-PWM Buck变换器具有可行性和优越性。
1 变换器工作原理变换器（Matrix Converter）作为一种新型的交-交变频电源，其电路拓扑形式被提出，但直到1979年意大利学者M.Venturini和A.Alesina提出了矩阵式变换器存在理论及控制策略后，其特点才为人们所关注和研究。
普遍使用的是半控功率器件晶闸管。
采用这种器件组成矩阵式变换器，控制难度是很高的。
矩阵式变换器的硬件特点是要求大容量、高开关频率、具有双向阻断能力和自关断能力的功率器件，同时由于控制方案的复杂性，要求具有快速处理能力的微处理器作为控制单元，而这些是早期的半导体工艺和技术水平所难以达到的。
所以这一期间矩阵式变换器的研究主要针对主回路的拓扑结构及双向开关的实现，大多都处于理论研究阶段，很少有面向工业实际的研究。
高工作频率、低控制功率的全控型功率器件如BJT ，IGBT等不断涌现，推动了矩阵式变换器控制策略的研究。
基于磁集成的新型ZCS-PWM Buck变换器电路如图1所示，其中Lr为谐振电感、Lf为滤波电感、Cr为谐振电容、Cf为滤波电容。
改进型ZCS_PWMBoost变换器的仿真研究
《电气自动化 》 !""# 年第 $% 卷 第 & 期
变流技术
’()*+,-+, .+/0)123+4
基于上述假设，该变换器在一个周期的工作情况可以分为 ! 个模态， 各模态的等效电路图如图 " 所示。 # $ % & !’ ( !) * ：!’ 时刻 ") 开通， 由于 #$ 的存在， 使得主回路上 （近似 +, 开通 ） 的电流线形下降， ， 直到 ") 支路上的电流线性上升 在此期间 !) 时刻 %") - %"，
孙燕霞
王志和
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（2&,） （28,） 要 4 提出一种改进型的 2&,5607 开关单元 % 使主开关管和辅助开关管实现零电流开关 及所有无源开关的零电压开关 。 该文重点是对改进后的 9::;< 2&,5607 变换器的主电路进行原理分析， 并使用 7=>?=9 进行仿真， 最终通过仿真结果验证了该 软开关技术的可行性。
结论
以 !"#$%&’()*单
片 机为 总 控 单 元 ， 实现了驱动系统的 软启动、 软关断， 频 率捕捉， 电压检测， 过流报警， 液晶显示等功能。 采用;0’2’芯片获得了频率连续可调的 功率输出极采用全桥逆变方式和电容缓冲电路， 有 !51 控制信号。 效提高了电源的效率和稳定性。 脉宽调制整流电路为逆变电路提供 了幅值可线性调制的直流电源， 有效地解决了激振器振幅控制问 题。 实验证明， 驱动系统频率和幅值稳定可靠、 调整灵活， 分别在 调节精度分别可达$?@ 和 )4?@ = $8?@ 和)> = (> 范围内连续可调， 完全满足实验要求， 目前已经应用于滴丸样机中。 4A $>， 参 考 文 献
改进型ZVT-PWM Buck变换器的研究
专题 论 述
改 进 型 Ｚ Ｔ Ｐ Ｍ ｕ ｋ变 换器 的 研 究 Ｖ —Ｗ Ｂ ｃ
中 国石化 集 团管道储 运公 司潍 坊输 油处 胡金 轮
［ 摘 要］ 本文提 出了一种新型改进 型 ＺＶ Ｐ Ｔ— ＷＭ Ｂ ｃ ｕ ｋ变换 器电路 ， 同时详 细分析 了它的工作原理 并 给 出 了主 要 变量 的理 论 波 形。 通过在 电路 中采用了无损缓冲单元 ， 克服 了传统 的 ｚ Ｔ— ＷＭ Ｂ ｃ ｖ Ｐ ｕｋ电路 的内部循环 电流和辅助开关管的开关损耗太大两大问 题 。实现 了辅助开关管零 电流开通和零 电压关断， 而使所有开关器件 的实现软 开关， 从 大大提 高了变换器的工作效 率。通过实验 证 明 了这 种 新 型 改进 电路 的理 论 分 析 是 正 确 的 ， 电路 是 可 行 的 、 效 的 。 有 ［ 关键词 ］ 零电压转换 环流 Ｐ ＷＭ 变换 器
上升， 其上升斜率为 ｄ ＝ｌ 而主续流二极管Ｖ ｔ ÷ 旦 ， Ｉ Ｄ中的电 流开始线性
，
．
０ 引 言 ．
软开关技术 日益受到 国内外 电力 电子领域相关人士 的普 遍关注 ， 并得 以迅 速发展 。而且软开关 技术在 ＤＣＤＣ变换器 中的应 用仍在发 ／ 展。 ＣＤＣ变换器在感应加热电源中起 直流斩波调功作用 ， Ｄ／ 其应用逐渐 在增加 ，但是 电路 中开关器件一般工作在硬开关状态 ，导致开关噪声 大、 损耗大 ，ＭＩ Ｅ 也很 严重。１ 了提高 电源的效率 ， １ １ 为 电源 中直流斩波 电 路也要实现软开关 。 零转换 Ｐ ＷＭ软开关技术应用广泛 ，但 大部 分集中于 Ｂ ｏｔ ｏｓ 电路 ， 本 文 一 种 新 型 改 进 的 非 隔 离 式 零 电压 （ｖｒＰ ｕ ｋ变 换 电路 。针 对 Ｚ ＿ ＷＭ Ｂ ｃ ） 传统 Ｂ ｃ ｕ ｋ型 Ｚ Ｔ Ｐ Ｖ — ＷＭ变换器存在 内部循 环 电流 产生附加损耗 的缺 点， 对其改进。首先详细分析该 变换器的工作原理 ， 然后讨论具体参数 的设计和选取原则 ， 最后 通过研 制的一台 ２ ５ ３０ ２Ｗ／ ０Ｖ的原理样机验证 理论分析的正确性 ，为感应加 热电源的斩波调压效率的提高提供了有 效的实现方案。 １改进 型 Ｚ Ｔ Ｐ ． Ｖ — ＷＭ ｕ ｋ 换 器 的 工 作 原 理 Ｂｃ 变
新型ZCS—PWMBuck变换器的磁集成研究
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ Ｚ ｓ ａ ｃ ｆ ｎ ｗ ＣＳ－ＰＷ Ｍ Ｂｕｃ ｎ ｅ ｒ ｔ ｄ ｍ ａ ｎｅ ｉ ｏ ｖｅ ｔ ｒ ｋ ｉ ｔ ｇ ａ ｅ ｇ ｔｃ ｃ ｎ ｒｅ
Ｌ ｅ ＣＨＥ ｈ ｎ ＪＡ Ｗ ｅ。 Ｌ Ｕ Ｙｅ ， ｎ Ｌ ａ ｇ ＵＯ Ｗ ｉ， Ｎ Ｚ ｅ ｇ Ｙｉ，Ｉ ｉ， Ｉ ＸＩ Ｅ ｉｎ
相 互 连 接 与 连 接 的 空 隙 等 问 题 ， 将 导 致 空 间 利 用 率 都
的 降 低 。因 此 ， 了 提 高 软 开 关 变 换 器 的 高 频 特 性 ， 为 并
且 保 证 变 换 器 的 低 造 型 、 效 率 和 低 成 本 ， 文 提 出 高 本 采 用 平 面 磁 集 成 技 术 对 软 开 关 变 换 器 中 的 磁 性 元 件 进 行 平 面 磁 集 成 。 仿 真 结 果 表 明 本 文 提 出 的 基 于 磁 集 成 的 新 型 Ｚ Ｓ ＷＭ Ｂ ｃ Ｃ —Ｐ ｕ ｋ变 换 器 具 有 可 行 性 和 优
ｆ ． ａ ｕｔ ｆＥｌｃｒｃ ｌａ ｄ Ｃ ｎｒｌＥ ｇｎ ｅｉｇ Ｌａ ｎｎ ｅ ｈ ｉａ Ｕ ｉｅｓｔ， ｌｄ ｏ ２ ０ Ｃ ｉａ； １ Ｆ ｃ ｌ ｏ ｅ ｔ ａ ｎ ｏ ｔｏ ｎ ｉｅ ｒｎ ， ｉｏ ｉｇ Ｔ ｃ ｎｃｌ ｎｖ ｒｉ Ｈｕｕ ａ １ ５１ ５， ｈｎ ｙ ｉ ｙ
２．ｉ ｎ Ｐ ｏ ｉ ｃ ｇｎ ｅ ｎ ｅ ｈ ｉ ｉｎ ｌ ｇ ， ｉ ａ １ ４ ０ Ｃｈｎ Ｊｌ ｒ ｖｎ ｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｃａ ｓ Ｃｏｌ ｅ Ｂａｓ ｎ ３ ３ ０， ｉ ａ； ｉ ｉ ｅ ｈ
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基于软开关技术的ZCS-PWM反激式开关电源的研究与设计
基于软开关技术的ZCS-PWM反激式开关电源的研究与设计
基于软开关技术的ZCS-PWM反激式开关电源的研究与设
计
袁方方
【期刊名称】《信息技术与信息化》
【年(卷),期】2017(000)004
【摘要】鉴于传统的反激式开关电源的功率开关器件在开通和关断的过程中存在较高的损耗,并且效率比较低的问题,本文设计了一款基于软开关技术的ZCS-PWM反激式开关电源,并对其进行了仿真研究,其结果验证了该开关电源能够有效抑制功率开关器件的电压和电流应力,极大地减少器件的开关损耗及电磁干扰,提高电源的效率.
【总页数】4页(131-134)
【关键词】开关电源;反激式;软开关;ZCS-PWM
【作者】袁方方
【作者单位】山东协和学院机电工程学院山东济南250107
【正文语种】中文
【中图分类】
【相关文献】
1.一种高效率低成本的软开关反激式开关电源设计 [J], 于昊
2.一种基于FAN6754A的PWM反激式开关电源的设计[J], 陈建萍; 张文; 钟晨东; 魏仲华
3.基于软开关技术的PWM开关电源研究 [C], 韩金刚; 汤天浩
4.基于软开关技术的PWM开关电源研究 [C], 韩金刚; 汤天浩。
ZVT_PWMBuck变换器的改进
.
改进型 !"#$%&’ ()*+ 电路及工作原理
改进后的拓扑如图 " 所示。与典型 /493()* +,-. 电路相比，改进后的拓扑增加了缓冲电容 " ; 和二极管 4B! 、 4B" ，目的是限制辅助开关关断时 — %$ —
《电气应用》!""# 年第 !$ 卷第 % 期
$!%&’() *+,- 变换器的改进
当 ! 5 ! 0 时， # 67 达到 % 64，这一阶段结束，长
@"AB,-. ()*+ 变换器的改进
《电气应用》!""# 年第 !$ 卷第 % 期
" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 结束，一个开关周期结束。
改进电路的主要工作波形如图 . 所示。一个开 关周期可分为七个工作阶段，各阶段工作情况如图 / 所示。
图.
改进型 $!%&’() *+,- 电路主要工作波形
BUCKZCSPWM主电路设计与仿真
摘要电源是各类电子设备的重要组成部分，没有一部高质量的电源，难以保证电子设备的正常工作。
由于高频开关电源在重量、体积和效率等方面是线性电源无可比拟的，因此在许多领域中得到广泛应用。
那么开关电源在工作的过程中，开关工作要么闭合，要么断开，单从开关的两个稳定状态看几乎没有损耗。
但是实际情况并非如此。
在开关状态转换期间，开关上的电压和通过的电流都将发生变化，开关上将出现电压和电流重叠的现象，因而会产生很高的瞬态功率损耗。
像这样无条件地直接触发开关器件使其导通或者关断的工作方式，叫做“硬开关”工作方式。
如果开关的工作频率很高，那么这种硬开关方式所产生的损耗就会相当可观，导致变换器的效率严重下降。
因此硬开关状态称为制约开关电源工作频率提高的技术障碍之一。
任何种类的开关，计时工作时间再短，由通态转变到断态，或由断态转换到通态都需要时间，由电力电子器件实现的电子开关也不例外。
开关损耗是一种可观存在，而且随着工作频率的提高，它将变成电能变换过程中功率损失的主要因素，严重影响开关电源的工作效率。
为了降低发生在“硬开关”上的损耗，人么年先后提出了各种“软开关”技术方案。
所谓“软开关”就是让电子开关在状态转换期间尽量避免出现电压和电流的重叠现象，重叠程度越小，则开关就越软，如果没有重叠就称之为“零开关”。
本课程设计就Buck变换器增设辅助开关，主电路中引入谐振元件实现“零开关”工作状态。
在主、辅开关工作开通及关断时实现电流为零的“零电流软开关”技术。
旨在降低开关损耗，降低电力电子开关器件发热，提高变换器工作效率。
关键字：开关电源，ZCS-PWM BUCK，效率目录1 ZCS-PWM BUCK变换器主电路结构1 1.1 BUCK变换器电路简介11.2 ZCS-PWM BUCK变换器电路结构介绍52 ZCS-PWM BUCK变换器电路参数计算9 2.1 主电路参数计算9 2.2 辅助元件参数计算11 3变换器电路在P-SPICE软件下仿真波形12 3.1 主电路仿真波形12 3.1.1电流临界波形13 3.1.2电流连续波形14 3.1.3电流断续波形15 3.1.4输出电压波动及电感电容的关系16 3.1.5输出电压波动及开关频率的关系17 3.1.6电路各部分损耗分析18 3.2零电流软开关仿真波形及功耗分析19参考文献231 ZCS-PWM BUCK主电路结构1.1 BUCK电路简介BUCK型变换器是一种单开关非隔离变换器，其电路组成如图1-1所示，它由一个电子开关S，二极管D，电感L，电容C和一个基本负载R构成。
[]一种新型ZCSPWMBuck变换器研究报告
![[]一种新型ZCSPWMBuck变换器研究报告](https://img.taocdn.com/s3/m/cac70609aaea998fcc220e43.png)
一种新型ZCS-PWM Buck变换器研究2007-03-19 16:12:41 作者：秦岭谢少军周晖来源:电力电子技术关键字：脉宽调制开关电流1 引言与功率场效应管(MOSFET>相比，绝缘栅双极晶体管(IGBT>具有更高的耐压值、更大的能量密度和较低的开通损耗，因此己广泛用于高压、大功率场合。
然而，IGBT的开关速度较慢，而且关断时还存在电流拖尾现象，因而会导致较大的关断损耗。
解决这两个问题的有效措施是实现IGBT的零电流开关(ZCS>。
为此，近几年已陆续提出了多种ZCS脉宽调制(Pulse Width Modulated，简称PWM>技术方案[1-3]。
例如，文献[2，3]虽能实现所有有源开关器件的ZCS，但主开关管的电流应力很大，它将显著增加导通损耗。
这一问题在文献[4]中得到解决，但辅助开关管的电流应力也很大。
而且由于两个谐振电感分别与主开关管、辅助开关管串联，所以损耗较大，且结构复杂。
为了有效解决这一问题，文献[5]提出并研究了基于一种新型ZCS PWM开关单元的Boost变换器。
在此基础上研究了基于该新型ZCS PWM开关单元的Buck变换器。
它在传统Buck电路的基础上增加了一条谐振支路和一条由辅助开关管与二极管串联而成的辅助支路。
在整个负载范围内。
该新型ZCS PWM Buck变换器的主开关管和辅助开关管均工作在ZCS状态，所有无源开关器件均工作在ZVS状态，因此开关损耗为零。
此外，该变换器的谐振电感不再与主开关管和辅助开关管串联，使得损耗明显减小，因此适用于所有使用IGBT的大功率场合。
在此。
分析了该变换器的工作原理，并通过一台300W，30kHz样机验证了该电路的可行性。
2 工作原理2．1 主电路拓扑图1示出新型ZCS PWM Buck变换器。
它由主开关管VS1、辅助开关管VS2、3个二极管VD1～VD3、两个谐振电感L r1,L r2及一个谐振电容Cr组成。
一种新颖的ZVZCS PWM全桥变换器
一种新颖的ZVZCS PWM全桥变换器作者：西安空军工程大学电讯工程学院张恩利侯振义余侃信息来源:电源技术应用 2006-5-6字体大小:小中大网友评论0 条进入论坛摘要：提出了一种新颖的零电流零电压开关（ZCZVS）PWM全桥变换器，通过增加一个辅助电路的方法实现了变换器的软开关。
与以往的ZCZVSPWM全桥变换器相比，所提出的新颖变换器具有电路结构简单、整机效率高以及电流环自适应调整等优点，这使得它特别适合高压大功率的应用场合。
详细分析了该变换器的工作原理及电路设计，并在一...摘要：提出了一种新颖的零电流零电压开关（ZCZVS）PWM全桥变换器，通过增加一个辅助电路的方法实现了变换器的软开关。
与以往的ZCZVSPWM全桥变换器相比，所提出的新颖变换器具有电路结构简单、整机效率高以及电流环自适应调整等优点，使得它特别适合高压大功率的应用场合。
详细分析了该变换器的工作原理及电路设计，并在一台功率为4kW，工作频率为80kHz的通信用开关电源装置上得到了实验验证。
关键词：全桥变换器；零电压开关；零电流开关；软开关；脉宽调制引言移相全桥零电压PWM软开关（PS FB ZVS）变换器与移相全桥零电压零电流PWM软开关（PS FB ZVZCS）变换器目前内外电源界研究的热门课题，并已得到了广泛的应用。
在中小功率的场合，功率器件一般选用MOSFET，这是因为MOSFET的开关速度快，可以提高开关频率，采用ZVS方式，就可将开关损耗减小到较为理想的程度[1]。
而在高压大功率的场合，IGBT更为合适。
但IGBT的最大的缺点是具有较大的开关损耗，尤其是由于IGBT的“拖尾电流”特性，使得它即使工作在零电压情况下，关断损耗仍然较大，要想在ZVS方式下减少关断损耗，则必须加大IGBT的并联电容。
然而由于轻载时ZVS很难实现（滞后臂的ZVS更难实现），因此ZVS方案对于IGBT来说并不理想。
若采用常规的移相全桥软开关变换器，其优点是显而易见的，即功率开关器件电压、电流额定值小，功率变压器利用率高等，但是它们却也存在着各种各样的缺点：有的难以适用于大功率场合；有的要求很小的漏感；有的电路较为复杂且成本很高[2][3][4][5][6]。
一种新型ZCS-PWM Buck变换器研究
一种新型ZCS-PWM Buck 变换器研究1 引言与功率场效应管(MOSFET)相比，绝缘栅双极晶体管(IGBT)具有更高的耐压值、更大的能量密度和较低的开通损耗，因此己广泛用于高压、大功率场合。
然而，IGBT 的开关速度较慢，而且关断时还存在电流拖尾现象，因而会导致较大的关断损耗。
解决这两个问题的有效措施是实现IGBT 的零电流开关(ZCS)。
为此，近几年已陆续提出了多种ZCS 脉宽调制(Pulse Width Modulated，简称PWM)技术方案[1-3]。
例如，文献[2，3]虽能实现所有有源开关器件的ZCS，但主开关管的电流应力很大，它将显著增加导通损耗。
这一问题在文献[4]中得到解决，但辅助开关管的电流应力也很大。
而且由于两个谐振电感分别与主开关管、辅助开关管串联，所以损耗较大，且结构复杂。
为了有效解决这一问题，文献[5]提出并研究了基于一种新型ZCS PWM 开关单元的Boost 变换器。
在此基础上研究了基于该新型ZCS PWM 开关单元的Buck 变换器。
它在传统Buck 电路的基础上增加了一条谐振支路和一条由辅助开关管与二极管串联而成的辅助支路。
在整个负载范围内。
该新型ZCS PWM Buck 变换器的主开关管和辅助开关管均工作在ZCS 状态，所有无源开关器件均工作在ZVS 状态，因此开关损耗为零。
此外，该变换器的谐振电感不再与主开关管和辅助开关管串联，使得损耗明显减小，因此适用于所有使用IGBT 的大功率场合。
在此。
分析了该变换器的工作原理，并通过一台300W，30kHz 样机验证了该电路的可行性。
2 工作原理2.1 主电路拓扑图1 示出新型ZCS PWM Buck 变换器。
它由主开关管VS1、辅助开关管VS2、3 个二极管VD1～VD3、两个谐振电感Lr1,Lr2 及一个谐振电容Cr 组成。
绕线转子同步电机用ZCS Buck励磁变换器
绕线转子同步电机用ZCS Buck励磁变换器孟准;涂世杰;李国栋;陈培育;王议锋【摘要】提出了一种适用于电励磁同步电机的零电流(ZCS)软开关Buck励磁变换器.为了减小励磁变换器的体积,利用转子绕组的等效电感作为Buck输出滤波电感.在此基础上,为了消除转子绕组寄生参数和Buck开关器件高频开关引起的励磁电流脉动噪声,提出一种传统Buck电路与耦合电感和谐振电容的组合结构.谐振回路的存在实现了功率开关器件的ZCS软开关,提高变换器效率的同时平滑输出电流,有效减小电磁干扰(EMI).最后,通过PSIM仿真验证了所提变换器拓扑的有效性.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2016(046)005【总页数】5页(P61-65)【关键词】电动汽车;绕线转子同步电机;零电流开关;Buck变换器【作者】孟准;涂世杰;李国栋;陈培育;王议锋【作者单位】天津大学电气与自动化工程学院,天津 300072;江西省电力公司检修分公司,江西南昌 330000;国网天津市电力公司,天津 300010;国网天津市电力公司,天津 300010;天津大学电气与自动化工程学院,天津 300072【正文语种】中文【中图分类】TM464随着石油、天然气等不可再生化石燃料的日益减少，混合动力型电动汽车以及纯电力型电动汽车相关方面的研究已经成为近些年研究的热点［1-4］。
电动汽车的传动系统经常采用感应电机或永磁同步电机［5-7］。
通常，为了使传动系统具有较高的效率，永磁同步电机往往需要大量的稀土元素，增加了成本，降低了市场竞争能力，同时在安全性上也存在一定问题。
例如，当电机中的绕线部分发生短路时，永磁体将不可避免地导致较大的短路电流以及刹车转矩。
此外，在高速和有限的逆变电压条件下，电机将产生额外的功率损耗，这将导致系统效率下降［8］。
因此，综合考虑成本、性能以及变换效率等因素，电励磁绕线转子同步电机具有较大的研究和应用价值。
为了减小励磁变换器的体积，消除输出励磁电流的脉冲尖峰并进一步提高变换器效率，本文提出了一种适用于电励磁同步电机的新型零电流Buck励磁变换器。
一族新颖的ZCS-PWM变换器的研究.
一族新颖的ZCS-PWM变换器的研究摘要：分析了一个新的零电流开关（ZCS）单元电路的特性。
基于这个ZCS的单元电路，构建了一个新的ZCS的Boost电路，并对他们的工作机理进行了分析，而且在这个ZCS单元电路的基础上构建出更多的ZCS变换器。
实验和仿真结果验证了理论分析。
关键词：单元电路；零电流开关；升压电路；变换器0 引言在中功率开关变换器中，为了提高功率密度，通常都采用提高开关频率的方式。
但是随着频率的提高，开关损耗也增加，因此必须采用软开关技术来降低开关损耗。
准谐振变流器可以工作在高开关频率和软开关状态下。
但是，这一类零电流开关谐振技术也受到大电流、高电压或者频率调制的影响。
可以在谐振电路中增加辅助开关和辅助的无源元件,实现恒频控制，降低电流和电流应力。
但是，这一类电路的主要缺点就是主开关的电流应力比较高，导通损耗较大。
本文提出一种新的ZCS-PWM单元电路。
通过将谐振回路按照不同的方向分开，从而强制谐振电流不在所有的开关器件中流通，以降低电流应力。
1 新型ZCS-PWM工作机理分析图1所示为传统的ZCS-PWM变换器的基本单元及其对应的ZCS-PWM Boost 变换器。
为了降低主开关管的电流应力，如图2所示，在传统单元电路的基础上，增加了辅助二极管DS1和DS2，在一个谐振周期中，谐振回路被分开了。
只有半个周期的谐振电流流过每个开关管，因此减轻了S1和S2的电流应力。
图3是在图2所示单元的基础上构建的ZCS-PWM Boost变换器。
图4所示为图3所示Boost电路的主要仿真波形。
图5所示为该电路在一个工作周期中的各个工作状态。
变换器在一个开关周期内的各个工作模态分析如下。
图1 传统ZCS-PWM电路和Boost变换器图2 改进后的ZCS-PWM单元电路图3 基于新单元电路的ZCS－PWM Boost变换器图4 图3中所示电路的电流电压仿真波形(a)模式1（t0前） (b)模式2（t0～t1） (c)模式3（t1～t） (d)模式4（t2～t3）2(e)模式5（t3～t4） (f)模式6（t4～t5） (g)模式7（t5～t6）图5 电路在一个开关周期的各种工作模式1）[0～t0]主开关S1断开，D1导通，输入电压V in经输入电感L1向负载传递能量。
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（．ａｊ ｇ １ ｎｉ Ｎ ｎ ｅ ｏＡｅｏａ ｔｓ＆Ａ ｔ ｎ ｔ ｓ Ｎ ｎｉ １０ ６ ｈｎ ； ｆ ｒｎｕｉ ｃ ｓ ｏａ ｉ ， ａｊ ｇ ２０ １ ，Ｃ ｉ ｒｕｃ ｎ ａ
例 如 ， 献ｆ ，】 能实 现所 有有源 开关器 件 的 Ｚ Ｓ 文 ２ ３虽 Ｃ， 但 主 开关管 的 电流应 力很 大 ．它将 显著 增加 导通 损 耗 。这一 问题在 文 献［】 ４中得 到 解 决 ， 辅助 开关 管 但 的 电流应 力 也很大 ．而且 由于 两个谐 振 电感 分别 与 主 开 关管 、 助 开关 管 串联 ， 以损 耗 较 大 ， 结 构 辅 所 且 复 杂 。为 了有 效解 决这 一 问题 ， 献 ［】 出并 研 究 文 ５提 了基 于 一种 新 型 Ｚ ＳＰ Ｃ ＷＭ 开 关 单 元 的 Ｂ ｏｔ 换 ｏｓ变 器 。在此 基 础 上研 究 了基 于 该 新 型 Ｚ ＳＰ Ｃ ＷＭ 开 关 单元 的 Ｂ ｃ ｕ ｋ变换 器 。它在 传 统 Ｂ ｃ ｕ ｋ电路 的基 础 上 增加 了一 条谐振 支 路和 一条 由辅 助开 关管 与二 极 管 串联 而成 的辅助 支 路 。在 整 个负 载范 围 内 ．该 新 型
秦 岭 ， 少 军 ‘ 谢 ，周 晖 ‘
２０ １ ； ． 通 大 学 ， 苏 南 通 １０ ６ ２南 江 ２６０ ） ２ ０ ７ （． 京 航 空 航 天 大 学 ， 苏 南 京 １ 南 江
摘 要 ： 绍 了一种 新 型零 电流 开关 （ ｅｏＣ ｒ ｎ Ｓ ｉ ｈｎ ， 称 Ｚ Ｓ 脉 宽调 制 （ｕｓ ｄｈＭ ｄ ｌｔ ， 介 Ｚ ｒ ｕｒ ｔ ｗｔ ｉｇ 简 ｅ ｃ Ｃ） Ｐ ｌ Ｗｉｔ ｏ ｕａ ｄ 简称 ｅ ｅ
Ｚ ＳＰ ｕ ｋ变 换 器 的主 开关 管和 辅 助 开关 管均 Ｃ ＷＭ Ｂ ｃ 工 作在 Ｚ Ｓ状 态 ． 有无 源 开 关 器件 均 工 作在 Ｚ Ｓ Ｃ 所 Ｖ 状态， 因此 开关损 耗 为零 。此外 ， 该变换 器 的谐 振 电
感 不再 与主 开关 管和 辅助 开关 管 串联 ．使得 损耗 明 显减小 ． 因此 适 用 于所 有 使用 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ的大功 率 场 合 。
在 此 ，分 析 了该 变 换 器 的 工 作 原 理 ，并 通 过 一 台
３０ ，０ Ｈ 样 机验证 了该 电路 的可行性 。 ０Ｗ ３ ｋ ｚ
２ 工 作 原 理
２１ 主 电路拓 扑 ．
制 （ｕｓ ｄｈＭｏｕａ ｄ 简称 Ｐ Ｐ ｌ ｗｉｔ ｄ ｌｅ ． ｅ ｔ ＷＭ） 术方 案 。 技
Ｐ ＷＭ） ｕｋ变换器 ． Ｂｃ 它能在整个 负载范围内实现 主开关管和辅助开关管 的 Ｚ Ｓ以及所有无源功率器件 的零 电压 开 Ｃ 关（ｅｏＶ ｌ ｇ ｗｔ ｉｇ 简称 Ｚ Ｓ 。详细 分析 了该变换器 的工作原理 ， Ｚ ｒ ｏ ａｅＳ ｉｈｎ ， ｔ ｃ Ｖ ） 并通过 一台 ３ ０ ３ｋ ｚ ０ Ｗ，０ Ｈ 样机验证 了该 电
路 的可 行 性 。
关键词 ： 变换器 ：脉宽调制 ； 控制， 软开关
中图 分 类 号 ：Ｍ４ Ｔ ６ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ ＩＯ ２０ ）２ ０ １— ３ １０ 一 Ｏ Ｘ（０ ７ ０ — ０ ３ ０
Ｒｅ ｅ ｃ ｏ ｖ ｌＺＣＳ ＰＷ Ｍ ｓ ａｒ ｈ ｎ ａ Ｎｏ ｅ ． Ｂｕｃ ｎｖ ｒ ｅ ｋ Ｃｏ ｅ ｔ ｒ
１ 引 言
与 功 率 场 效 应 管 （ Ｓ Ｅ ） 比 ， 缘 栅 双 极 ＭＯ Ｆ Ｔ 相 绝 晶体管 （ Ｂ ） 有更 高 的 耐压 值 、 大 的 能量 密 度 Ｉ Ｔ具 Ｇ 更 和 较低 的开通损 耗 ， 因此 已广 泛用 于 高压 、 大功 率场 合。 然而 ， Ｂ Ｉ Ｔ的开关速 度较 慢 ， Ｇ 而且 关 断时还 存在 电流拖 尾现 象 ， 因而 会导 致较 大 的关 断损耗 。 决这 解 两 个 问题 的 有 效 措 施 是 实现 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ的 零 电流 开 关 （ Ｃ ） 为此 ， Ｚ Ｓ。 近几 年 已陆续 提 出 了多种 Ｚ Ｓ脉 宽调 Ｃ
ａ ３ ０Ｗ ０ｋ ｚｐｒｔ ｔｐｅ ０ ３ Ｈ ｏ ｏｙ ．
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｏ ｖ ｒ ｒ ｕ ｓ ｄ ｈ ｍｏ ｕ ａ ｅ ；ｃ ｎ ｒ ｌ ｏｔ ｏ ｙ ｒ ｓ ｃ ｎ ｅ ｅ ；ｐ ｌｅｗｉ ｔ ｄ ｌｔ ｄ ｏ ｔ ／ ｆ ｃ ｍｍｕ ａｉｎ ｔ ｏ ｓ ｔｔ ｏ
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第 ４ 卷 第 ２期 １
２０ ０ ７年 ２月
电 力 电 子 技 术
Ｐｏ ｒＥｌｃｔ ｎ ｃ ｗｅ ｅ ｒ ｉ ｓ ｏ
Ｖｏ． １ ４１， ． Ｎｏ２
Ｆ ｂｕ ｒ ，０ ７ ＳＰ Ｃ －ＷＭ ｕ ｋ变换 器研究 Ｂｃ