输入电流低纹波高增益软开关直流变换器

非隔离型高增益软开关DC/DC变换器广泛应用于清洁能源发电系统。所提变换器基于准Z源网络,集成了三绕组耦合电感和倍压单元技术,开关管与电容组成了有源箝位,实现了漏感能量回收;通过对元器件参数和死区时间的配置,所有开关管实现了零电压开关(ZVS),二极管都实现了零电压零电流开关(ZVZCS),提升了变换器的效率。此处详细分析了所提变换器的工作模态、稳态特性下元器件的电压、电流应力。在实验室搭建一台200 W功率、380 V输出电压的实验样机验证了所提变换器的可行性。     

一种改进的倍流整流方式ZVS PWM全桥变换器

本文提出一种改进的倍流整流方式零电压开关PWM全桥变换器(CDR ZVS PWM FB变换器)，它在基本的CDR ZVS PWM FB变换器的变压器原边串入一个阻断电容，保留了基本变换器可在很宽负载范围内实现开关管的ZVS和输出整流管自然换流的优点，同时对变压器的漏感没有严格要求。本文分析了改进变换器的工作原理，讨论了超前管和滞后管各自实现ZVS的特点，并通过一个540W的原理样机验证改进变换器的工作原理，论文最后给出实验结果。     

具有开关电容的隔离型交错并联Boost变换器

提出一种具有开关电容的隔离型交错并联Boost变换器。由于开关电容的存在,此变换器的变压器可交替工作在反激与正激模态,从而将部分输出能量存储在开关电容中,因此,这种变换器的功率等级有了一定提高,磁芯的体积可有效减小。开关电容内在的倍压能力提高了电路的电压增益,因此降低了变压器的匝比和副边二极管的电压应力。开关电容的充放电平衡使得输出各相之间的电流自动均衡。开关管的非对称连接方式,使得并联运行的2个支路只需要一个有源钳位电路就可吸收2个变压器原边的漏感能量,因此,主开关管和钳位管都实现了零电压开通和零电压关断。由于二极管的电流下降率受到变压器漏感的限制,因此反向恢复问题得到抑制。一台1 kW 48 V/380 V的实验样机的实验结果验证了理论分析的有效性。     

有源箝位软开关全桥Boost变换器

提出一种含有源箝位辅助电路的软开关全桥Boost变换器,其利用电感与电容谐振实现主开关管的零电流开通与零电压关断。有源箝位电路即可抑制变换器工作时可能出现的电压过冲,又可将箝位电容吸收的能量返还回主电路,且箝位开关管以零电压方式开通与关断。输出端采用倍压整流,可以降低变压器匝比。最后利用硬件实验波形验证了所述变换器的有源箝位和软开关特性。     

一种改进的倍流整流方式ZVS PWM全桥变换器

提出了一种改进的倍流整流方式零电压开关PWM全桥变换器 (CDRZVSPWMFB变换器 ) ,即在基本的CDRZVSPWMFB变换器的变压器一次侧串入一个阻断电容。它保留了基本变换器可在很宽负载范围内实现开关管的ZVS和输出整流管自然换流的优点 ,同时对变压器的漏感没有严格要求。阐述了改进变换器的工作原理 ,讨论了超前管和滞后管各自实现ZVS的特点 ,并通过一台 5 40W的原理样机的完成验证了改进变换器的工作原理 ,最后给出实验结果     

一种隔离型有源箝位交错并联Boost软开关变换器

采用原边并联/副边并联的交错结构,提出了一种新型的隔离型有源箝位交错并联Boost软开关变换器。耦合电感的漏感限制了输出二极管关断电流的下降速率,抑止了输出二极管的反向恢复,大大减小了反向恢复电流引起的损耗。由有源开关和箝位电容组成的箝位电路吸收并无损的转移了漏感能量,消除了主开关管上的电压尖峰,而两相交错并联电路只需要一组箝位电路,大大简化了电路结构。在整个开关周期内,主开关管和辅助开关管都是零电压软开关动作,大大减小了开关损耗。最后,设计了一台40 V输入、380 V输出的1 kW试验样机。试验结果表明,所有的功率器件均为软开关工作。     

有源箝位同步整流正激变换器的优化设计

目前电源技术的发展趋势为高频、高效率、高密度。介绍了专为有源箝位变换器设计的芯片UCC2897以及实现ZVS有源箝位的工作原理。同时,详细介绍了一款18～36V输入、5V/50W输出,工作频率为300kHz,基于UCC2897的有源箝位同步整流DC/DC变换器的电路设计,并对关键器件进行损耗分析,最后进行了实验验证。结果表明,该变换器可以很好地实现主辅开关管的ZVS开通,满载效率可达90%。     

带耦合电容型桥式ZVS直流-直流变换器

提出一种零电压开通(ZVS)的直流-直流变换器。在一种桥式开关管结构的基础上,通过在串接的两个变压器一次绕组两端并联一个耦合电容Cb,为电路的正常工作构造两个一次绕组共同导通的条件,使得两个绕组能够实现均流。变流器采用移相控制技术,不含输出侧滤波电感,而是利用变压器漏感传递能量,使得四个开关管都能获得宽负载范围的ZVS。二次侧采用开关电容倍压技术,提高了输出电压增益。详细分析了变换器各阶段工作原理、电压增益特性、ZVS实现条件以及Cb的设计。制作了一台开关频率50k Hz、负载600W、42V输入/250V输出的实验样机,该样机在轻载下就能达到92%以上的效率,实验波形验证了理论分析的正确性。     

一种新型交错并联ZVS电流型推挽变换器

电流型推挽变换器适用于低压输入高压输出场合,但传统拓扑结构功率管工作在硬开关状态,开关损耗大、电压应力高,所需变压器匝比大。文中提出了一种新型的交错并联零电压开关(ZVS)电流型推挽变换器。所提出结构在传统拓扑基础上只需增加一个简单的箝位支路即可实现所有功率管的ZVS开通,箝位电路可有效吸收变压器漏感能量,输入并联输出串联结构可以减小原边功率管的电流应力、副边二极管的电压应力、滤波器的大小及变压器匝比。文中详细讨论了所提出变换器的工作原理、关键设计,搭建了一台800 W原理样机验证了所提拓扑的有效性。     

有源箝位零电压开关DC-DC变换器拓扑的研究

有源箝位ZVS直流变换器实现了主开关管和辅助开关管的软开关,减少了开关管 上的电压应力和反向恢复相关的损耗。本文在有源箝位ZVS单元模块基础上,对有源箝位 ZVS直流变换器进行了全面的分析和研究。     

Novel interleaved ZVS converter with ripple current cancellation

This paper presents a zero voltage switching (ZVS) converter with interleaved pulse‐width modulation scheme. An active clamp circuit is adopted in the proposed converter to recycle the energy stored in the leakage inductor of the transformer and reduce the voltage stress of the main power switch in the converter. The ZVS feature of switches can be achieved due to the resonance during the transition interval of two power switches. Two full‐wave rectifiers with ripple current cancellation are connected in parallel at the output side to reduce the current stress of the secondary winding of transformers. Instead of the conventional interleaved forward converter, power switches in the proposed converter can perform the functions of both forward converter and active clamp at the same time. Therefore, the circuit components in the power circuit are less than that of in the conventional interleaved forward converter. The operation principle and system analysis of the proposed converter are provided. Some experimental results for a 240 W (12 V/20 A) prototype are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed converter. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

Analysis of the ZVS two‐switch forward converter with synchronous current doubler rectifier

A soft switching two‐switch forward converter is presented to achieve zero voltage switching (ZVS) turn‐on of switching devices. In the adopted converter, a buck‐boost type of active clamp is connected in parallel with the primary winding of transformer. The energy stored in the transformer leakage inductance and magnetizing inductance can be recovered so that the peak voltage stress of switching devices is limited. The resonance between the transient interval of two main and auxiliary switches is used to achieve ZVS turn‐on of all switches. The current doubler synchronous rectifier is used in the secondary side of transformer for reducing the root mean square value of output inductor current, transformer secondary winding current and output voltage ripple by cancelling the current ripple of two output inductors. First, the circuit configuration and the principles of operation are analyzed in detail. The steady‐state analysis and design consideration are also presented. Finally, experimental results with a laboratory prototype based on a 380 V input and 12 V/30 A output were provided to verify the effectiveness of the proposed converter. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于单周控制的新型正激变换器的设计

主电路采用有源箝位单端正激电路拓扑结构,有效的降低了开关管电压应力,实现了零电压开关,减少了电磁干扰,可以在占空比大于0．5的情况下工作,此外,还可实现变压器铁芯的磁复位。详细分析了有源箝位正激变换器的基本工作状态与原理,对主电路的变压器、输出滤波电路、箝位电容电压与箝位电容等关键参数进行了详细的分析与设计。控制电路采用基于单周期控制技术的芯片IR1150作为主控芯片。分析了系统电压、电流双闭环的控制原理,并对控制系统的电流环、电压环进行了分析与设计,得出了系统的开环传递函数。研制了一台120W的实验样机,实验结果表明,该电路具有结构简单、效率高、输入电压范围宽、动态响应好等优点,而且所提出的变换器实现了零电压开关,降低了开关管的电压应力,从而验证了理论分析的正确性。     

一种新型交错式反激变换器分析与设计

提出了一种新型交错式反激变换器拓扑。利用变压器漏感与开关管并联电容、钳位电容间的谐振,实现了开关管的零电压导通(ZVS),并消除了开关管关断时所产生的电压尖峰,减小了电压应力。该变换器具有拓扑简单、实现软开关动作、输出电流纹波小以及控制简单等优点。详细分析了该变换器的稳态工作原理以及实现软开关的条件,并通过仿真和实验对上述分析进行了验证。     

改进型有源箝位正激电路的研究

在有源箝位正激电路中,为了使主开关管和辅助开关管能较容易地实现零电压开通条件,提出了一种改进型有源箝位正激拓扑方案。与传统有源箝位正激变流器相比,新方案增加了一个辅助网络,由一个箝位电容和电感构成,这将使变流器能在整个负载范围内轻松地实现零电压开通。因此,大大减少了开关损耗并使电路效率得以提高。详细介绍了变流器的工作模态,并与传统有源箝位电路的性能作了比较。设计了一个230V输入,14.4V/10A输出的样机,给出了工作流程和实验结果,实验数据证明了理论分析的正确性。     

互补控制的有源钳位型零电压开关功率因数校正器

分析了一种改进的零电压开关功率因数校正(PFC)变流器,并给出了优化设计方法.有源钳位Boost变流器中,可以通过一个辅助开关管,一个很小的辅助电感和一个钳位电容实现所有开关器件的零电压开通.通过增加一个很小的辅助二极管VDc,钳位升压二极管上的电压振荡,降低了有源钳位Boost变流器中升压二极管的电压应力.根据优化设...     

一种新型零电流零电压开关功率因数校正全桥变换器

介绍一种单级式零电流和零电压开关功率因数校正全桥变换器，利用变压器的漏感和输出电容的储能，在很宽的负载范围内实现了超前管的零电流开关；而通过移相控制方式，利用开关管的结电容则实现了滞后管的零电压开关。由于软开关的实现不需要任何其它的辅助元件，所以与通常的零电流开关PWM Boost全桥变换器相比，该变换器结构简单，容易实现。通过对电路的运行机理和工作模态的分析，可以看出该变换器能同时实现功率因数校正、AC／DC转换、输出电压调节和电气隔离，实验结果证明了该变换器的优越性。     

Design and implementation of an interleaved soft‐switching converter with output voltage doubler

An interleaved pulse‐width modulation (PWM) converter with less power switches is presented in this paper. The buck type of active clamp circuit is used to recycle the energy stored in the leakage inductor of a transformer. The zero voltage switching (ZVS) turn‐on of power switches is realized by the resonance during the transition interval of power switches. At the secondary side of transformers, two full‐wave rectifiers with dual‐output configuration are connected in parallel to reduce the current stresses of the secondary windings of transformers. In the proposed converter, power switches can accomplish two functions of the interleaved PWM modulation and active clamp feature at the same time. Therefore, the circuit components in the proposed converter are less than that of the conventional interleaved ZVS forward converter. The operation principle and system analysis of the proposed converter are provided in detail. Experimental results for a 280 W prototype operated at 100 kHz are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed converter. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种适用于光伏并网发电系统的高增益ZVT交错并联Boost变换器

本文提出了一种新型的有源交错并联ZVT软开关电路，该电路是在普通交错并联Boost变换器的基础上增加耦合电感绕组和有源箝位辅助单元形成。耦合电感绕组的引入扩展了变换器的电压增益和减小了开关管的电压应力，因此减小了开关管导通损耗。耦合电感的漏感限制了输出二极管关断电流的下降率，抑止了二极管的反向恢复，大大减小了反向恢复电流引起的损耗。有源辅助开关和吸收电容组成的辅助电路吸收并无损的转移了漏感能量，消除了主开关管上的电压尖峰。在整个开关周期内，主管和辅助管都是零电压开关，大大减小了开关损耗。最后，设计了一台40V输入、380V输出的1kW试验样机。仿真和试验结果表明，所有的功率器件均为软开关工作，本电路特别适用于光伏发电系统中低电压输入、高电压输出的前段变换。     

A common‐source active clamped complex type converter

This paper presents a novel common‐source active clamped complex type converter. This converter is the intermediate isolated bus converter for the distributed power supply system in telecommunications equipment. Using active clamped circuits, the switching loss and switching noise can be reduced by means of the soft switching techniques. By adding an auxiliary winding to the transformer, the proposed converter is a common‐source type having direct connection of sources of the two MOSFET switches. As a result, the pulse transformer becomes unnecessary, and the drive circuit is simplified. In the experiment, at 48 V ratings input voltage, 36 to 72 V worldwide input voltage, and 12 V output voltage, the ZVS operation is performed on the main switch and auxiliary switch, and highest efficiency 92.7% is obtained. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 167(2): 64–70, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20682