源箝位零電壓開關(guān)DC-DC變換器拓撲的研究
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
不失一般性，下面以buck-boost為箝位模塊，以boost為能量傳遞單元的拓撲結(jié)構(gòu)來說明傳統(tǒng)有源箝位電路的缺點。
如圖6所示：諧振電感Lr接在開關(guān)管S1和二極管Db之間是為了控制二極管Db的反向恢復(fù)電流di/dt。當主開關(guān)管S1關(guān)斷時，輔助開關(guān)管S2和箝位電容Cc用于吸收貯存于Lr中的能量。因此，在該變換器中，當主開關(guān)管S1關(guān)斷時，其電壓應(yīng)力被箝位于Vcc+V0，
同時主開關(guān)管和輔助開關(guān)管都實現(xiàn)了零電壓開關(guān)，但是，有于諧振緩沖電感Lr和Db結(jié)電容的存在，兩者會產(chǎn)生諧振，從而使Db上會產(chǎn)生很高的電壓應(yīng)力，因此，Db必須選擇一個耐壓等級很高的二極管，這將增加成本和損耗。
3 改進型有源箝位ZVS-PWM DC-DC變換器
為了解決由于Lr和Db的諧振而引起的Db上電壓應(yīng)力過高的問題，在圖7的改進型boost-buck-boost電路種，增加了一個二極管Dc用來箝位Db上的電壓應(yīng)力。不過，雖然Db上的高電壓應(yīng)力被箝位了，然而在開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中，Db和Dc仍然是硬開關(guān)，因此，它們上面的dv/dt仍然很高，這將產(chǎn)生很大的EMI噪聲和增加開關(guān)損耗。為了解決這個問題，在圖8改進型boost-buck-boost電路中，用一個電容Cc2和Dc并聯(lián)，開關(guān)管的寄生電容和二極管的節(jié)電容都被吸收了，這樣，所有的開關(guān)器件都實現(xiàn)了軟開關(guān)同時又不會增加它們上面的開關(guān)應(yīng)力和dv/dt以及di/dt.圖9給出了以buck-boost為有源箝位模塊，buck、boost、buck-boost、cuk、zeta、sepic改進型變換器。
4 一種新型有源箝位ZVS-PWM DC-DC變換器
在改進型的有源箝位ZVS-PWM DC-DC變換器中，雖然實現(xiàn)了所有開關(guān)器件的軟開關(guān)，但它增加了一個箝位二極管和一個吸收電容，相應(yīng)地增加了電路的元件和成本。下面提出的有源箝位ZVS-PWM DC-DC變換器不僅可以實現(xiàn)所有開關(guān)器件的軟開關(guān)，而且不用增加元件的數(shù)目。圖10是以buck-boost有源箝位的boost電路。在該電路中，有源箝位網(wǎng)絡(luò)直接和諧振電感并聯(lián)，在該電路的任何時刻，M1、M2、D1三個開關(guān)器件中，總有兩個開關(guān)元件是導(dǎo)通的，而在此時刻關(guān)斷的開關(guān)器件，其上的電壓應(yīng)力被箝位于較低的值。因此，所有的開關(guān)器件上的電壓應(yīng)力都很低，而且主開關(guān)管可以在較寬的負載范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開關(guān)。
同理可以獲得一組以buck-boost箝位的DC-DC變換器，如圖11所示。
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