无源无损缓冲电路及其新拓扑

(d)    模 态4(t₄～t₅)等 效 电 路

(e)    模 态5(t₅～t₆)等 效 电 路

(f)    模 态6(t₆～t₇)等 效 电 路

图 3    等 效 电 路 图

图 4    主 要 波 形 图

    模态1（t₁－t₂）    在t₁时刻，S开通，电感电流i_Ls线性增大，流经二极管D的电流i_D相应减小，直到i_D=0，该模态结束；

    模态2(t₂－t₃)    在t₂时刻，二极管D关断，C_s开始放电，耦合绕组L_a的感应电势使C_s上的电势自举提高，直到电容C_s储能完全释放，该模态结束；

    模态3(t₃－t₄)    该模态与普通PWM Boost变换器开通状态基本相似；

    模态4(t₄－t₅)    在t₄时刻，S关断，输入电流I_s经过电感L_s，D₁开始给C_s充电，直到v_Cs=V_o，该模态结束；

    模态5(t₅－t₆)    在t₅时刻，二极管D导通，电流i_Ls线性减小，流经二极管电流i_D相应增大，直到i_D=I_s，该模态结束；

    模态6(t₆－t₇)    该模态与普通PWM Boost变换器的关断状态基本相似。

    可见，该无源无损缓冲型软开关电路的关键在于：当S在ZCS下开通时，因L_p的耦合绕组L_a的感应反电势而发生电势自举，有利于电容C_s的储能经L_a向负载释放；放电完毕的C_s又为S的关断提供ZVS条件。

（a）原理图

（b）简化原理图

图5    具有最小电压应力的无源无损缓冲电路

4.2    具有最小电压应力的无源无损缓冲电路

    图5（a）为文献[9]提出的另一种新颖的具有最小电压应力的无源无损缓冲电路。从图中可看出，其开通/关断缓冲网络包含3个二极管D_a，D_c，D_s，一个耦合电感L₂和一个缓冲电容C_s。在开通期间，原边电感L₁充当普通Boost变换器的升压电感。3个二极管和原来的输出二极管组成全桥，二次侧电感L₂联接在两对串联二极管之间。缓冲电容C_s与二极管D_s并联。

    为了便于分析，将耦合电感看作励磁电感Lm，漏感L_k和变比为1:n(n>1)的理想变压器的联合体，如图5(b)所示。假设条件基本与3.1相同，且励磁电流I_Lm为常数，初始状态为：S开通，D_o关断，v_Cs=V_o，则稳态时，一周期有以下6个模态，相应的等效电路图和主要波形图如图6及图7所示。

(a)    模态1(t₁～t₂)等效电路

(b)    模态2(t₂～t₃)等效电路

(c)    模态3(t₃～t₄)等效电路

(d)    模态4(t₄～t₅)等效电路

(e)    模态5(t₅～t₆)等效电路

(f)    模态6(t₆～t₇)等效电路

图6    等效电路图

图7    主要波形图

    模 态1(t₁－t₂)    在t₁时 刻 ， 主 开 关S关 断 ，D_o导 通 ， 输 入 电 流I_i由S线 性 地 切 换 到D_o， 同 时C_s

开始向负载放电，直到完全释放，该模态结束；

    模态2(t₂－t₃)    在t₂时刻，D_s自然导通，由于耦合电感的匝数比n>1，感应二次侧电压大于主侧电压，正的电势差使得D_a导通，流经电感L_k的电流i_Lk线性增大，i_o相应减小，直到i_Do=0，转到模态3；

    模态3(t₃－t₄)    在t₃时刻，D_o自然关断，输入电流I_i的1/n经D_a，L_k和D_s向输出负载供电；

    模态4(t₄－t₅)    在t₄时刻，主开关管S零电压开通，流经L_k的电流i_Lk减小，直到零，该模态结束；

    模态5(t₅－t₆)    在t₅时刻，耦合电感L_k开始释放能量，给C_s充电，直到v_Cs=V_o，同时向输出负载反馈多余的能量;

    模态6(t₆

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