摘要PWM变换电路中, 可控开关在每次通断过程中要承受高的开关压力与高的开关损耗, 而且该功耗会随着PWM开关频率的增加而线性地增加. 减小开关损耗最有、最直接的方法是采用软开关技术. 文中提出了一种最新的电路拓扑结构, 采用综合零电压技术与零电流技术的软开关技术, 应用于升压式PWM变换电路, 使PWM 变换电路的开关, 既能在零电压下实现开通, 又能在零电流下实现关断, 从而大大减小开关损耗, 可显著地提高电能转换效率. 同时提出了一种实用的控制电路, 不仅电路结构简单, 而且容易保证三路开关信号的时序关系（输入一路波形, 同时输出三路波形, 控制三个开关管）. 输出波形完全能反映输入波形的变化. 该设计思想对 变换电路的进一步研究有着积极的意义.
关键词 零电压技术; 零电流技术; 变换 PWM
PWM变换电路中, 可控开关均运行于开关模式, 在每次通断中, 开关要承受高的开关压力与高的开关损耗,而且该功耗会随着PWM开关频率的增加而线性地增加, 从而限制开关频率的提高. 为了减轻变流器的尺寸与重量、提高功率密度, 要求在提高开关频率的同时, 尽量减小开关损耗. 目前, 减小开关损耗最有效、最直接的方法是采用软开关技术. 即利用附加的谐振元件, 使电路发生谐振, 实现开关的零电压导通或零电流关断, 从而达到减小开关损耗的目的.
近几年来, 软开关技术的研究成果层出不穷. 但是, 这些软开关只能实现零电压开通, 即零电压软开关技术 ; 或只能实现零电流关断, 即零电流软开关技术（Zero-Voltage-Transition ZVT ）或只能实现零电流关断，即零电流软开关技术（Zero-Current-Transition ZVT ） 能在零电压开通的同时也能实现零电流关断的开关元件尚未见报道. 本文研究一种Transition ZCT综合零电压技术和零电流技术的软开关技术在 变换电路中的实现, 并提出了一种实用控制电路.
1 电路的工作原理
图 1 为升压式 变换电路的主电路. 它与传统的 变换电路的主要区别就是增加了两个谐振支路, 主谐振支路由谐振电感 Lr、谐振电容Cr 和辅助开关S1组成, 这个谐振支路仅在主开关的开通和关断瞬间起作用, 为主开关的开通和关断提供零电压和零电流条件. 辅谐振支路由电感Lf 、谐振电容Cf1 和Cf2 和辅助开关S2组成, 这个谐振支路为主谐振支路的谐振提供必要条件. 两谐振支路通过两个二极管Df1和Dr 联结在一起. 在分析过程中, 由于升压电感 Li和滤波电容CL 很大, 可认为在开关周期中升压电感中电流保持不变, 其值等于输入电流Ii ; 滤波电容中电压保持不变, 其值等于输出电压Uo. 在电路达到稳态时, 一个开关周期可分为10 个工作模式, 主要工作波形如图 2 所示.
各时段的等效电路参见于图3.
2 控制电路
控制电路原理框图见图4, 该控制电路的主要工作波形如图5 所示. 图中,wi为PWM的输入波形,输出w0、w1 、w2分别是相应开关管S0、S1、S2 的控制波形. 本电路通过调节RC1网络来确定辅助开关S1的开通时间, 即主开关的软开关时间; 通过调节单稳态触发器1来任意确定主开关的开通和关断时间,从而保证主开关在最佳的时刻开通和关断, 实现最佳的软开关效果.
2控制电路
控制电路主要波形中, 模式h的时间, 即辅助开关S2的开通时间可通过调节RC2网络来确定, 关断时间可通过调节单稳态触发器2来确定.
3 仿真研究
为了验证电路的可行性和实际效果, 采用一个 100kHz 、200W 、输入电压为 50～ 100V（额定值为70V）、输出电压为150V的升压式PWM变换电路为例,用计算机仿真软件对该电路进行仿真, 所得波形如图6所示.Vso、Vdo 分别为开关管 漏源间的电压和电流波形, 
为开关管S1漏源间的电流波形,VS、Id 分别为开关管S2 漏源间的电压和电流波形.
4结论
本文对一种高效的升压式PWM变换电路作了分析研究, 通过电路的计算机仿真, 说明电路具有一定的可行性和良好的性能. 与普通的升压式电路相比, 该电路有如下特点:
1 本电路的开关器件的开关状态转换都在双零软开关工作条件下实现, 大大降低了开关损耗, 提高了电路的转换效率
2本电路的控制部分采用硬件实现, 结构简单, 能确保各个控制波形的时序关系, 而且易于调整各个波形的关系, 为电路能工作在最佳的开关转换状态创造条件.
3该电路在高频的开关电源、逆变器等电力电子电路上有很大的实用价值, 可以提高电路的转换效率. 而且本文提出的控制方法, 不仅适用于升压式BOOST电路, 在理论上, 同样也适用于其他PWM变换电路，如降压式BUCK电路、BUCK-BOOST电路和CUK电路等PWM变换电路。
一沙一世界 一花一天堂 掌中握無……
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