280W移相全桥软开关DC/DC变换器设计

移相全桥变换器是最常用的中大功率DC/DC变换电路拓扑之一,它利用开关管的结电容和原边串联电感作为谐振元件,使开关管能进行零电压开通和关断,但传统移相全桥变换器输出整流二极管的反向恢复会引起电压振荡,二级管上存在很高的电压尖峰。280W移相全桥软开关DC/DC变换器采用了一种新的拓扑结构,在变压器原边加了2个箝位二极管,在实现开关管零电压开通和关断的同时,有效地抑制了电压振荡,消除了电压尖峰,减小了输出整流二极管的电压应力。分析了主电路的工作原理,给出了主电路参数和实验结果。     

基于充电机的3kW移相全桥变换器

为了抑制输出整流二极管反向恢复引起的电压振荡,采用初级二极管箝位的电路拓扑设计移相全桥零电压开关(ZVS)变换器。通过改变移相角稳定输出电压,将开关管的结电容和外并电容与串接的电感作为谐振元件,实现开关管的ZVS。实验表明,该方案在实现软开关的同时,可以较好地抑制输出整流二极管上的电压振荡,减小输出整流二极管的电压应力。     

一种新型并联型零电流全桥DC/DC变换器

提出了一种新型的含并联辅助电路的零电流转换(ZCT)全桥DC/DC变换器拓扑结构。该变换器采用脉宽调制(PWM),通过在原边增加一个由电容和电感构成的并联有源辅助电路,在开关管状态发生变化时,控制辅助电路的谐振电流,实现了主开关管和辅助开关管的零电流开关(ZCS),也实现了输出整流二极管的软换流,使整流二极管承受的电压相对较低,即为输出电压,特别适合于开关器件为IGBT的高电压大功率场合,消除了IGBT拖尾电流引起的开关损耗,改善了电路性能。分析了变换器的工作原理及零电流开关的实现条件,给出了主电路拓扑结构和谐振网络相关参数设计。根据所选取的参数对主电路进行了仿真研究,结果验证了电路分析的正确性和可行性。     

一种航天用Weinberg拓扑软开关变换器

此处针对传统Weinberg拓扑开关管应力大、整流二极管反向电压尖峰大的问题,在传统Weinberg拓扑基础上,添加辅助电感、辅助电容、二极管实现金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)零电压开通、二极管零电流关断,提出一种新型航天用Weinberg软开关变换器.详细分析了该软开关变换器工作原理,搭建了一台输入电压68～79 V,输出电压102～103 V,额定输出功率1000W,开关频率50 kHz的原理样机.实验表明,该变换器可以有效降低MOSFET电应力,在额定工况下,将其MOSFET开通时4A电流尖峰降低至零,降低整流二极管反向电压尖峰,将其反向电压尖峰从135 V减小至10 V,减小母线电压纹波,有效提高电源可靠性,验证了Weinberg软开关拓扑理论的正确性.     

一种适用于高压输入的零电压开关双管推挽直流变压器

提出了一种适用于高压输入的零电压开关双管推挽直流变压器。该拓扑用两只开关管串联代替传统推挽电路中的单只开关管，并引入了2只箝位二极管，将开关管的电压应力箝位在输入电压，利用变压器漏感和开关管的结电容实现了开关管的零电压开关。同时副边采用带箝位电容的全波整流电路，消除了采用传统全波整流时副边整流管反向恢复引起的电压尖峰和电压振荡，有效地降低了电磁干扰。该文详细分析了变换器的工作原理，讨论了变换器的输出特性、零电压开通条件和箝位电容的选取，最后在一台2kW的原理样机上进行验证，满载时效率高达95.8%。     

脉冲移位PWM控制ZCS电流型半桥变换器

提出一种改进的电流型零电流半桥电路拓扑.与传统的电流型半桥电路相比,该拓扑电路增加了一个由辅助开关管、二极管以及电容组成的辅助支路,采用脉冲移位PWM控制方法,避免了直流偏磁的产生,使开关占空比在一定范围内可调的情况下实现主功率开关管和辅助开关管的零电流开关(ZCS),同时实现了整流二极管的软换流,使得整流二极管反向电...     

移相全桥电路整流二极管电压振荡原理与抑制

在大功率场合中,移相全桥变换器应用十分广泛.该变换器可以利用谐振电感与开关管的寄生电容发生谐振来实现开关管的零电压开关(ZVS).鉴于移相全桥主电路拓扑的特点,在考虑变压器漏感和整流二极管寄生参数的基础上,建立了基于移相全桥变换器变压器次级整流桥换流时的暂态等效电路模型,并详细分析变压器次级整流桥寄生振荡的产生机理.介绍了几种常用抑制整流二极管电压振荡的方法,并利用PSIM软件进行了仿真对比验证.实验表明,在大功率场合,移相全桥变换器中采用初级二极管箝位电路加次级RCD吸收电路,能极大抑制变压器整流二极管电压尖峰和电压振荡.     

一种带辅助支路的移相全桥变换器的改进研究

简单介绍传统移相全桥零电压开关变换器,设计出一种带钳位二极管和阻容元件的辅助谐振换流网络的移相全桥零电压开关变换器,该移相全桥零电压开关变换器是将一钳位二极管辅助支路置于后臂桥与变压器之间,不仅很好地实现了ZVS,而且还能有效地抑制二次侧整流二极管上的寄生振荡,使二次侧整流二极管和钳位二极管均工作在软开关状态下,提高了整机效率。本文从工作原理方面对电路进行了详细的分析,给出了二极管钳位辅助支路参数的设计和选取,并介绍了所设计的一台220V/10A的样机,给出了主要实验波形,验证了该电路的正确性。     

改进型倍流整流式ZVS三电平DC—DC变换器

针对基本ZVS三电平变换器的缺点,论文提出了一种改进型倍流整流式零电压开关三电平变换器。该变换器在基本ZVS三电平变换器拓扑的变压器原边加入了辅助网络,利用辅助谐振网络实现滞后臂的零电压开关,副边采用倍流整流电路。使整流二极管自然换流,解决了变压器副边电压过冲和占空比丢失的问题。与基本ZVS三电平变换器相比．该变换器具...     

一种带辅助支路的移相全桥零电压开关变换器

介绍了传统移相全桥零电压开关变换器；设计出一种带箝位二极管和阻容元件的辅助谐振换流网络的移相全桥零电压开关变换器。该变换器是将一箝位二极管辅助支路置于后臂桥与变压器之间，既很好地实现了ZVS，还有效抑制了次级整流二极管上的寄生振荡，使次级整流二极管和箝位二极管均工作在软开关状态下，提高了整机效率。本文从工作原理出发，对电路进行了详细分析，设计出一台220V/10A样机，给出了主要实验波形，验证了该电路的正确性。     

基于不连续控制的含寄生参数开关变换器的指数稳定性分析

提出一种基于不连续控制的开关变换器指数稳定性分析方法,该方法不需对开关变换器的模型做近似处理就可判定开关变换器的指数稳定性.加入开关变换器的寄生参数后对其进行稳定性分析,使结果更加接近于系统实际工作情况,可以提高稳定性分析的可靠性.在判定开关变换器的指数稳定性基础上设计了一种电流连续导通模式CCM(continuous...     

新型ZVZCT PWM直流变换器族的研究

提出了一种新型零电压零电流转换 (ZVZCT)软开关单元 ,并基于该开关单元 ,构造了BuckZVZCTPWM变换器和BoostZVZCTPWM变换器 ,形成新型ZVZCTPWM直流变换器族。详细分析了BuckZVZCTPWM变换器的工作原理 ,主开关管实现了零电压零电流开关 ,辅助开关管实现了零电流开通、零电压零电流关断 ,续流二极管实现了零电压零电流关断、零电压开通。该软开关单元不但适合于少子器件 ,而且适合于多子器件 ,同时保持PWM控制的特点。仿真分析和实验结果完全验证了理论分析的正确性     

A detailed analytical analysis of a passive resonant snubber cell perfectly constructed for a pulse width modulated d.c.–d.c. buck converter

In this paper, a detailed analytical analysis of a passive resonant snubber cell that is perfectly constructed for a pulse width modulated (PWM) d.c.-d.c. buck converter is proposed. This snubber cell provides a larger overall efficiency and a wider load range than most of the active snubber cells presented previously, and has a simple structure and low cost. The operation principles and a detailed steady-state analysis of a PWM buck converter implemented with this snubber cell are presented. The theoretical analysis is verified with a prototype of a 5-kW and 50-kHz insulated gate bipolar transistor-(IGBT)-PWM buck converter. All of the semiconductor devices in the converter operate under soft switching conditions. Additionally, at 80% output power, the overall efficiency of the proposed soft switching converter is increased to about 98% from the value of 91% in its counterpart hard switching version.     

对称控制全桥谐振PWM软开关变换器

针对传统对称控制全桥变换器不能实现软开关而导致变换器效率较低的现状,提出了对称控制全桥谐振PWM(FB-RPWM)变换器,详细分析了FB-RPWM变换器的工作模式及其稳态特性。分析结果表明:FB-RPWM变换器虽然采用对称控制,却仍在全负载范围内实现了所有桥臂开关管的零电压开通(ZVS)和输出二极管的零电流关断(ZCS),且其输入输出电压传输比与负载、开关频率和占空比无关,呈现出直-直变压器(DCX)的工作特性。与移相全桥(PSFB)变换器相比,FB-RPWM变换器减小了两个开关管的关断电流,且变压器一次侧采用隔直电容,实现了励磁电感电流的零直流偏量,降低了变压器损耗,进一步提高了变换器的效率。最后,搭建了一台400V输入、50V/10A输出的实验装置,验证了理论分析的正确性。     

串-并组合式双管正激变换器的研究

介绍了串-并组合式双管正激变换器的优点；分析了该电路的工作原理和有效占空比；推导出变换器的稳态特性。该变换器实现了两个开关管在零电压开关下导通和关断，另两个开关管在零电压开关下关断，最后在1kW的串-并组合式双管正激变换器的样机实验中得到了验证。     

非对称半桥交错并联输出式LLC谐振DC-DC变换器设计

LLC谐振变换器由于谐振特性,能够较容易实现软开关和增大变换器功率密度,在中大功率场合得到广泛应用。为了增大功率密度提高输出容量,设计了一种非对称半桥交错并联输出式LLC谐振DC-DC变换器,对变换器的工作过程进行了分析。分析了不同k值对变换器的影响,对谐振网络进行了等效分析。不同谐振频率下变换器分布在不同的工作区域,不同的工作区域中开关MOS管实现软开关过程的难易程度不等。通过仿真和样机测试验证了设计的变换器开关管能够实现零电压开关(ZVS),能够有效减小变换器的开关损耗。     

Analysis and implementation of a high‐efficiency zero‐voltage‐zero‐current‐switching DC–DC converter

A high‐efficiency zero‐voltage‐zero‐current‐switching DC–DC converter with ripple‐free input current is presented. In the presented converter, the ripple‐free boost cell provides ripple‐free input current and zero‐voltage switching of power switches. The resonant flyback cell provides zero‐voltage switching of power switches and zero‐current switching of the output diode. Also, it has a simple output stage. The proposed converter achieves high efficiency because of the reduction of the switching losses of the power switches and the output diode. Detailed analysis and design of the proposed converter are carried out. A prototype of the proposed converter is developed and its experimental results are presented for validation. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Reduction of Losses and Efficiency Enhancement of a Zero-voltage Transition–Zero-current Transition Pulse-width Modulated Synchronous Buck Converter with a Simple Passive Auxiliary Circuit

In this article, a novel auxiliary circuit is incorporated with a synchronous buck converter, which provides zero-voltage transition–zero-current transition switching conditions for the main and synchronous switches in the proposed converter. There are no additional voltage and current stress on main and synchronous switches due to the resonance of the auxiliary circuit that acts for a small segment of time in the proposed converter. A zero-voltage transition–zero-current transition pulse-width modulated synchronous buck converter with a simple passive auxiliary circuit reduces the stress and improves the efficiency by pacifying the conduction and switching losses compared to a traditional converter. The important design feature of the zero-voltage transition zero-current transition pulse-width modulated synchronous buck converter is the placement of resonant components that mollify the conduction and switching losses. Due to the zero-voltage transition–zero-current transition, the resonant components with low values are used, thereby resulting in the increase of switching frequency. The zero-voltage transition–zero-current transition operation of the proposed converter is presented through theoretical analysis. The characteristics of the proposed converter are verified with simulation in the PSIM (Powersim Inc, Rockville, USA) co-simulated with a MATLAB/SIMULINK (The Math Works, Natick, Massachusetts, USA) environment and implemented experimentally.     

一种非隔离改进二次型Boost高增益DC-DC变换器

为克服二次型Boost变换器升压能力受限、开关应力大等问题,提出一种非隔离改进二次型Boost高增益DC-DC变换器。所提出的变换器具有两种拓扑结构。对两种拓扑结构的工作原理进行了分析,从理论上推导了电路拓扑的电压增益和开关应力,并与现有变换器进行比较。提出的变换器在提高输出增益的同时,还能降低开关应力、提高转换效率。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果验证了理论计算的正确性。搭建了样机,通过理论推导和样机试验结果的对比分析,验证了该变换器设计方案的可行性。     

风力发电中Buck-Boost变换器参数设计的动力学建模方法

以DC-DC Buck-Boost开关变换器在变速恒频风力发电中的实际应用为研究背景,给出了对Buck-Boost变换器进行动力学建模与应用经典电路分析相结合的变换器母线电容参数设计方法.首先基于Buck-Boost变换器拓扑结构建立精确的数学模型,再根据此模型参数摄动的动力学仿真来判断应用经典电路分析法所获得的变换器参数的可行性,进而给出合理的参数取值.仿真与实验结果验证了所提出的Buck-Boost变换器参数设计方法的正确性.