升压ZVT-PWM转换器
主电路拓扑及工作原理
电路零转换工作原理
升压ZVT-PWM转换电路如图1所示,下面来分析所采用电路的工作原理和电路运行模式:升压ZVT-PWM转换器不同于传统的升压转换器,图 1和图2分别为它的电路图及波形图。升压ZVT-PWM转换器在传统的升压转换器基础上增加了一个ZVT 网络,该网络由辅助开关QZVT、谐振电感Lr、谐振电容Cr及二极管D2和D3组成。电路工作时,辅助开关QZVT先于主开关QMAIN 开通,使ZVT 谐振网络工作,电容Cr上电压(即主开关QMAIN 两端电压)下降到零,创造主开关QMAIN 零电压开通条件。
图1 升压ZVT-PWM转换器主电路
图2 升压ZVT-PWM转换器波形图
运行模式分析
假设输入电感足够大,可以用恒流源IIN代替,而输出滤波电容足够大,输出端可用恒压源VO 代替。设t《》
1. t0 - t1:在t0之前,主开关QMAIN和辅助开关QZVT关断,二极管D1导通,负载电流全部流过D1。在t0时刻,辅助开关QZVT 导通,随着QZVT 的开通,谐振电感Lr 中的电流线性上升到IIN。而二极管D1中的电流线性下降至零,二极管D1零电流关断,即实现了二极管的软关断。而在实际电路中,二极管D1 需要经历反向恢复以除去结电荷。此时,ZVT谐振电感Lr上的电压为VO,电感电流上升至IIN的时间t01为:
2. t1-t2:在t1 时刻,谐振电感Lr 中的电流线性上升到IIN,Lr和Cr开始谐振。在谐振周期内,Cr放电直到电压为零。漏极电压变换率du/dt由Cr控制,Cr实际上是CDS与 COSS的和。在Cr放电的同时,谐振电感中的电流则持续上升。漏极电压降至零所需的时间长度应是谐振周期的1/4。在谐振周期结束时,主开关管的体二极管开通。这一过程结束时,QMAIN的体二极管开通。
3. t2-t3:这一期间开始时,主开关QMAIN的漏极电压降到零,其体内二极管开通。流过体二极管的电流由ZVT电感提供。由于电感两端的电压为零,因此,二极管处于续流状态。而与此同时,主开关管实现了零电压导通。
4. t3-t4:在t3时刻,控制电路感应到主开关管QMAIN的漏极电压降为零时,开通主开关管QMAIN,同时关断辅助开关管QZVT。在辅助开关管QZVT关断后,Lr中的能量通过二极管D2向负载传输。