感激激零

感激激零篇一
《无尽的感激》

感激激零篇二
《零成本激励》

感激激零篇三
《2-2零输入、零状态、冲激、阶跃响应》

感激激零篇四
《一种新型正激零电压零电流转换PWM+DCDC变换器》

通毪屯碌技术

２００７年１１月２５日第２４卷第６期

ＴｅｌｅｃｏｍＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ

Ｎｏｖ．２５，２００７，Ｖ０１．２４Ｎｏ．６

文章编号：１００９—３６６４（２００７）０６－００５１－０４

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一种新型正激零电压零电流转换ＰＷＭＤＣ／ＤＣ变换器

段守圣，王志强

（华南理工大学雅达实验室，广东广州５１０６４０）

摘要：提出一种新型的零电压零电流转换（ＺＣＺｖＴ）的正激拓扑。拓扑工作频率为３００ｋＨｚ，能实现主开关管的零电压开通（ｚｖＳ）和零电流关断（ｚ（葛），同时辅助开关管也能实现零电流关断（ＺＣＳ），且变压器的磁通复位不需要辅助绕组。

文章进行了拓扑的稳态分析，并且讨论了谐振电路的参数设计。最后，在研制一台４８Ｖ输入、１２Ｖ／１００Ｗ输出样机的基

础上，实验验证这种新型正激ＺＣＺ、，ＴＰＷＭＤＣ—ＤＣ变换器的软开关特性。

关键词：正激变换器；软开关；零电压零电流转换（ｚｃＺ、厂ｒ）中图分类号：ＴＮ８６。ＴＮ７１２

文献标识码：Ａ

ＡＮｏｖｅｌＦｏｒｗａｒｄＤＥ／ＤＣＣｏｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈＺＣＺＶＴ

ＤＵＡＮＳｈｏｕ－ｓｈｅｎｇ。ＷＡＮＧＺｈｉ－ｑｉａｎｇ

（ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）

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０引言

ＺＣＺＶＴ正激变换器样机。实验结果表明，本文提出的新型拓扑能同时达到主、辅管的软开关。

１

提高工作频率可以大大提高变换器的功率密度，但提高频率会增加开关损耗，降低效率。而使用软开关技术［１］可以克服上述缺陷，零电压开通（ＺＶＳ）、零电

流关断（ＺＣＳ）、零电压转换（ＺＶＴ）和零电流转换（ＺＣＴ）应用于ＰＷＭ变换器的情况在相关文献中已有

电路简介

研制的ＺＣＺＶＴ正激拓扑如图１所示，它由两个

部分组成，一为传统的无复位绕组的ＰＷＭ正激电路，另一部分为虚线内的辅助谐振网络。正激变换器由双

绕组变压器，励磁电感Ｌ。与两个输出整流二极管Ｄ，、Ｄ２构成。输出低通滤波器由Ｌｏ与Ｃ０组成，Ｒ为电阻

大量详细论述。众所周知，零流与零压转换（ＺＣＺ－

ＶＴ）［２．３３技术最近已应用于ｂｏｏｓｔ变换器中，使变换器

实现零电压与零电流两种转换。但ＺＣＺＶＴ软开关技

术在隔离变换器方面的应用，尚未得到很好的研究，故本文提出一种新型的ＺＣＺＶＴ正激变换器，其能够同时实现主、辅管的软开关。

该新型拓扑由传统的ＰＷＭ正激拓扑与谐振电路

负载。谐振电路由谐振元件ｃ５、Ｌ，、Ｃｒ及辅助开关管Ｓ，组成，开关管Ｓ，控制谐振的通断。二极管Ｄ，、Ｄ４分

别用来钳住电感电流ｉⅢ与电容电压＂ＵＣｒ。本文提出的

软开关变换器中，主开关管Ｓ能够实现ＺＶＳ开通，ＺＣＳ关断，辅助开关管Ｓ。也能实现ＺＣＳ关断，且变压

器的磁通复位不需传统的复位绕组。

组成，谐振电路内设一辅助开关管，其作用为控制谐振

过程。在一个开关周期内辅助开关管开关两次，也即谐振电路共发生两次谐振，使主管实现ＺＶＳ与ＺＣＳ。

由于主开关管能够实现ＺＶＳ开通与ＺＣＳ关断，而辅助开关管也能实现ＺＣＳ关断，其效率比传统正激拓扑有很大的提高。为验证新型拓扑的优越性，研制了输入４８Ｖ，输出１２Ｖ，功率１００Ｗ，工作频率３００ｋＨｚ的

收稿日期：２００７－０６－０８

作者简介：段守圣（１９８３一），男，江西上饶人，硕士研究生，研究方向为电力电子装置与系统。

图１新型ＺＣＺＶＴ正激拓扑

万方数据　

盈德屯潦技术

２００７年１１月２５日第２４卷第６期

ＴｅｌｅｃｏｍＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ

Ｎｏｖ．２５，２００７，Ｖ０１．丝堂！鱼

２

工作原理

为简化稳态分析，在分析电路工作原理之前，做如

寄生芸鎏舯的电感及电容亦均为理想器ｍ无任何

根据开关管与二极管的开通与关断，图１电路的工作过程在一个周期Ｒ中可分为１４个线性工作模态。工作模态１～６为主开关管Ｓ的开通转换过程，模

态７与传统ＰＷＭ正激变换器的导通模态相似，模态

下假设：

（１）输出滤波电感Ｌｏ无穷大，输出电流Ｉｕ｝在整个周期基本维持不变；

（２）通断的转换时间远小于开关管Ｓ导通时间，故

８～１２为主开关管Ｓ关断转换过程，模态１３－一１４与传统ＰＷＭ正激的关断模态相似，变压器的磁通复位发

生在开关模态１３。

图２所示为工作模态１～１４的等效电路，其主要波形详见图３。下面对变换器的各个工作模态进行分析。

励磁电流ｉＬｍ（￡）在开通转换期问为零，关断转换期间为最大值Ｌ。一。

（３）变换器的开关管与二极管均为理想器件，所以

开关管的开通时间与二极管的反向恢复时间都可忽略不计。

　

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图２工作模态１～１４的等效电路

工作模态１Ｅｔ。～巩］：ｔ。时刻前，开关管Ｓ、Ｓ，均处于关断状态，二极管Ｄ２导通。辅助开关管Ｓｌ在ｔｏ时刻开通，此时Ｌｒ、Ｃｒ与Ｃｓ开始谐振，电容ｅ开始向Ｌｒ、ｃｒ充电。ｔ，时刻，＂ＯＣｔ电压增至％，二极管Ｕ导通将＂ＯＣｒ箝位在口访，模态１结束。

以将继续增大。ｆ：时刻，地电压降为Ｕ．ｍ，此模态结束。

工作模态３［ｔ：～如］：Ｌｒ与ｃｓ之间的谐振仍然继

续，且因二极管Ｄ，、功导通，Ｄ２关断，变压器初级电流以ｊＬ。注入谐振电路。ｔ３时刻，Ｃｓ上的电压＂ＵＣｓ谐振到零，与此同时，二极管ＤＳ开始导通，谐振停止，模态结束。

工作模态２Ｅｔ，～￡：］：电压ＶＣｒ被Ｄ４箝位在魄，谐

振只在Ｌｒ与Ｃ。之间进行，只要地（￡）一Ｕ．ｍ＞Ｏ，电流

万方数据　

工作模态４［ｔ３～￡。］：ｔ，时刻后，电感Ｌｒ上所加电

压为一Ｕ．ｍ，故电流ｉＬｒ线性下降。为确保二极管Ｄｓ一

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ｔｏ堰图３稳态电路的各主要波形

直导通，电感电流Ｌ＝也（如）需大于靠Ｌ。在此模态中，

主开关管Ｓ上电压为零，此期间开通主开关管则可实现ＺＶＳ开通。ｔ４时刻，也降为竹Ｌ，琏关断模态４结束。

工作模态５［ｔ。～￡，］：电流ｉｈ仍从，ｚＩｂ线性下降，

ｔ；时刻降为零，模态５结束。

工作模态６Ｅｔ；～￡。］：电流ｉＬｒ继续线性下降，由零开始变负。此时Ｄ４关断，谐振为Ｌｒ与Ｃ，通过Ｄｓ－、Ｓ

进行，由于ｉｈ变负，二极管Ｄｓ，导通，故辅助开关管ｓ１　

可实现ＺＣＳ关断。ｔ。时刻，电流ｉｈ降为零，体二极管

Ｄｂ关断，模态结束。

工作模态７Ｉｔ。～￡，］：ｔ。时刻后，谐振结束，电路模态与传统ＰＷＭ正激变换器的导通模态一致。

工作模态８Ｉｔ，～如］：ｔ，时刻，辅助开关管Ｓ再次开通，Ｌｒ与Ｃ，之间的谐振开始，ｉＬｒ从零开始增加。主开关管Ｓ电流ｉ。以相同的速率下降，且有ｉＬ，（￡）＋ｉｓ（ｆ）＝ｎＩＬｏ＋Ｊｈ一。ｔ８时刻，电流ｉＬｒ增至ｎＩＬｏ＋ｊｈ一，电流ｉｓ降为零，体二极管ＤＳ开始导通。

工作模９Ｉｔ。～￡。］：此模态中体二极管Ｄｓ保持导

通，电流ｉｓ（ｆ）一直保持为零，故可实现主开关管Ｓ的ＺＣＳ关断。Ｌ与Ｃ，之间的谐振继续进行，ｔ。时刻，电流

ｉＬｒ小于行ｆｂ＋Ｊ咖，Ｃｓ被充电，体二极管Ｄｓ反向偏

置，Ｌｒ、ｃｒ与Ｃｓ三者开始谐振，此时模态９结束。

工作模１０Ｉｔ９～￡，。］：Ｌｒ、Ｃｒ与Ｃｓ之间的谐振继续进行，电流ｉＬｒ持续下降。ｔ，。时刻，ｉｈ降为零且开始变

负，二极管Ｄｓ，导通。

工作模ｌｌ［ｔ。。～￡。。］：此模态中ｉｂ（￡）＜ｏ，电流ｉＬｒ

流经二极管Ｄｓ，，开关管Ｓ，流过的电流为零，故辅助开

关管Ｓ．可实现ＺＣＳ关断。三者之间的谐振继续…ｔ时

刻，电流ｉｈ为零，二极管Ｄｓｔ关断，模态１１结束。

工作模１２［ｔ。，～￡，：］㈨ｔ时刻，缓冲电容ＣＳ开始被

大小为ｎＩＬｏ＋ＪＬｍ一的电流线性充电，直到ｔｔｚ时刻，其

电压增至地（ｆ）＝Ｕｍ，此模态结束，Ｄ，关断，Ｄ２导通。

工作模１３［ｔ，２～￡，，］：此模态中，变压器的磁通复

万　

方数据位通过ｋ与Ｃｓ的谐振进行，ｋ所储存的能量释放至缓冲电容Ｃｓ中。ｔ，，时刻，电流“降为零，二极管功关

断，模态结束。

工作模１４［ｔ，，～￡。＋Ｔｓ］：此模态工作情况与传统

ＰＷＭ正激变换器开关管关断情况类似，此模态结束

后即完成一个开关周期。到下一个ｔｏ时刻，辅助开关

管开通，变换器开始下一个周期的工作。

综上所述，ＺＣＺＶＴ正激变换器主管同时实现

ＺＶＳ开通与ＺＣＳ关断，辅管亦能实现ＺＣＳ关断。

３电路参数选择

传统正激变换器的各元件参数选择（见文献Ｅ７３）

不再赘述，这里只讨论缓冲电容ＣＳ，谐振电感Ｌｒ及谐

振电容Ｃｒ参数的选择。

（１）缓冲电容Ｃｓ参数选择

变压器磁通复位需励磁电流在一个周期内需降为零，且ｔ，，时刻励磁电流为零，故模态１３的持续时间Ｔ．３必须小于（１一Ｄ）Ｔ。３。这样

丁１３。￡１３一ｔ１２

２老＜（１一Ｄ）Ｌ３

（１）

又因础＝１／刀二：西，故有

ＣＳ＜垡上孚鱼笪

（２）

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门＝痢知，较小的电容值将引起较大的ＶＣＳ，从而

但分析模态１３与该模态中的等效阻抗Ｚ＝

增加开关管Ｓ的电压应力，故在满足条件情况下，应取

较大值。

（２）谐振电感Ｌ，与谐振电容Ｃ，参数选择

分析模态８、９，ｔ７时刻电容Ｃｒ存储的能量需大于乙

（，２Ｌ＋ｋ山）２／２，才能保证二极管风在ｔｓ时刻导通，流过开关管Ｓ的电流为零，开关管Ｓ实现ＺＣＳ关断，于是有

Ｃｒ＞Ｌｒ（挚）：Ｌ，（出盟掣）２（３）

ｕ证

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而且，转换时间的设计值应小于开关周期ＴＳ的１５％，故设Ｔ８＋Ｔ９－≈ｚｃ／ｗｓ～９＜ＴｓＸ５０％。且此二模态中，ｗ８～，＝１￣／Ｌ，Ｃｒ，于是有

ｘ

Ｌ，ｃｒ＜（Ｔｓ

５０％）２

（４）

７ｒ

结合式（３）与式（４），可求得Ｌ，、Ｃｒ值。

设输入电压４８Ｖ，占空比Ｄ＝０．５１，开关频率为

３００ｋＨｚ，励磁电感取Ｌ。＝１２０弘Ｈ，输出电流为Ｌ＝

８．３３

Ａ。于是谐振元件值可分别从式（２）～（４）求得，经过实验计算，取值如下：

Ｃｓ＝３．３ｎＦ、Ｌ，＝０．４“Ｈ、Ｃｆ＝４．４

ｎＦ。

４实验结果

实验研制了输入电压４８Ｖ，输出电压１２Ｖ，功率

１００

Ｗ，工作频率３００ｋＨｚ的实验样机，以考察正激零

・５３・

通毪电．潦技术

２００７年１１月２５日第２４卷第６期

ＴｅｌｅｃｏｍＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ

Ｎｏｖ．２５，２００７，Ｖ０１．２４Ｎｏ．６

电压零电流转换变换器的软开关特性。实验波形如下：图４为主开关管的ＺＶＳ开通波形；图５为主开关

管的ＺＣＳ关断波形；图６与图７分别为开通与关断转

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图４开关管Ｓ开通波形

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图５开关管Ｓ关断波形

图６

ＺＶＴ中辅管实现ＺＣＳ

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关断转换道程

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图７

ＺＣ＇Ｔ中辅管实现ＺＣＳ

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方数据换期间辅助开关管的ＺＣＳ关断波形，图中的谐振电流

也为负，且开通与关断的转换时间为２６０

ｎｓ，１６０

ａｓ。

总的转换时间为４２０ｉｌｓ，少于整个周期的１５％，符合

设计要求。

５结论

本文提出的新型正激零压零流转换的ＰＷＭＩＸ：一ＩＸ：变换器，使用软开关技术来减少高频开关的开

关损耗，从而实现变换器的高频化，达到变换器的小型

化。文中重点进行了电路原理分析及谐振电路参数设

计，且经过实验结果验证了新型电路工作原理的正确性，表明变换器能同时得到主开关管的软开关及辅助

开关管的软关断，实现高效率电源。参考文献：

Ｅｑ阮新波．直流开关电源的软开关技ＥＭ－］．上海：科学出版社，２０００．

［２］Ｓｔｅｉｎ

ＣＭｄｅＯ，ＨｅｙＨＬ

Ａ

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Ｔｒａｎｓ．ＰｏｗｅｒＥｌｅｃ—

ｔｒｏｎ．２０００，１５（１）：１８５－１９３．

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Ｂａｋａｎ．ＡＦＡｎｅｗＺＶＴ－ＺＣＴ－ＰＷＭＩＸ＇Ａ－ＹＣ

ｃｏｎｖｅｒｔｅｒＥＪ］．ＩＥＥＥ

Ｔｒａｎｓ．ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎ．２（）１１４，１９，

（３）：６７６－６８４．

［４３王志强译．开关电源没计［Ｍ］．北京：电子工业出版社，

２００５．

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诺基亚推出大容量外挂蓄电池

据消息报道：近日，诺基亚公司专门为手机设计出了一款随身携带的外挂电池，它的具体型号是诺基亚ＤＣ一１，而且其售价不菲，预计售价１０５欧元，约合人民币１１００元，这个还是不合税的价格！

诺基亚专为手机设计的随身携带外挂蓄电池１３（３—１体积小巧，但容量惊人，可以储存高达９５０ｍＡｈ的电量，外出旅游或出差的时候带上它，完全可以满足您在电池没有电的情况下的任何需要。并且诺基亚ＤＣ一１配备了两个充电接Ｉ：／，可以同时为两个手机充电。这款外挂蓄电池即将上市！

（摘自：中国经济网）

感激激零篇五
《实验四冲激响应与阶跃响应零输入与零状态响应》

感激激零篇六
《零电压开关推挽正激直流变压器.Stamped》

感激激零篇七
《一种零电压开关有源箝位双管正激变换器.Stamped》