2020年即將結(jié)束，2021新年伊始！先在這里祝各位朋友新年快樂(lè)！給大家提前拜個(gè)年。

20年收獲滿滿！不知不覺(jué)又過(guò)了一年。希望新的一年能更上一層樓。

今天分享一個(gè)BOOST變換器ZVZCS的實(shí)現(xiàn)。也是2020年收官之作。

BOOST變換器安裝電感電流和輸出電流的關(guān)系可分為三種模式，即：1、電感電流IL>輸出電流Io時(shí)為CISM模式，2、電感電電流>輸出電流Io時(shí)為IISM模式，3、電感電流IL斷續(xù)時(shí)為DCM模式。

這是傳統(tǒng)BOOST變換器的分析方法，現(xiàn)在為了提高變換器效率和減小體積，變換器將向著高頻方向發(fā)展，這里分享一個(gè)ZVZCS實(shí)現(xiàn)方法。

設(shè)計(jì)參數(shù)：輸入電壓VDC=24V，輸出電壓VDC=48V，輸出功率Po=48W，效率90%，工作頻率1.5MHz，紋波電壓Vpp=200mV。

設(shè)變換器工作在CCM模式，根據(jù)已知參數(shù)計(jì)算出臨界電感Lk=4uH，濾波電容Co=1.67uF，以臨界電感參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖1 傳統(tǒng)BOOST變換器

?圖2 傳統(tǒng)BOOST仿真波形

I2為電感電流，Io為輸出電流，I3為輸入電流，Vg為MOS管驅(qū)動(dòng)，Vo為輸出電壓。

上述仿真參數(shù)為CISM模式和IISM模式臨界參數(shù)，出結(jié)果看出理論計(jì)算出的參數(shù)與仿真結(jié)果相一致。有助于進(jìn)一步理解BOOST變換器。

要想實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，必須保證開(kāi)關(guān)管開(kāi)通/關(guān)斷時(shí)電壓為零或電流為零。所以必須在原電路的基礎(chǔ)上加入輔助元件，這里選擇加入諧振電容Cr和諧振電感Lr。讓電路中的電壓和電流呈正弦規(guī)律變換。只有這樣電壓和電流才會(huì)出現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)，軟開(kāi)關(guān)才可能會(huì)實(shí)現(xiàn)。

之前看過(guò)一篇論文，論文中講到了軟開(kāi)關(guān)的方法，當(dāng)時(shí)只想仿真試一試看下結(jié)果，并且做了總結(jié)軟開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)基本理論今天再次看到，好像一下明白了，原來(lái)這個(gè)就是BOOST變換器軟開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)方法中的一種。應(yīng)該也是最簡(jiǎn)單的一種吧！畢竟沒(méi)有加太多的元件。

圖3 BOOST軟開(kāi)關(guān)

圖中L的參數(shù)遠(yuǎn)大于Lr，即輸入相當(dāng)于一個(gè)電流源，由Lr和Cr諧振創(chuàng)造ZVZCS條件。基本原理如圖4。

圖4 實(shí)現(xiàn)原理

電感取一個(gè)合適參數(shù)，然后根據(jù)頻率確定諧振電容Cr。

圖5 實(shí)現(xiàn)波形

圖中看出，開(kāi)通時(shí)，MOS管兩端電壓降為零，實(shí)現(xiàn)ZVS，關(guān)斷時(shí)，電壓依然為零，實(shí)現(xiàn)ZVS。

二極管開(kāi)通過(guò)程，流過(guò)無(wú)電流，實(shí)現(xiàn)ZCS，直到二極管完全開(kāi)通，電流才緩慢上升，關(guān)斷過(guò)程，電流依然為零，實(shí)現(xiàn)ZCS。好不容易找到比較合適的參數(shù)，MOS管電流也無(wú)尖峰。

設(shè)計(jì)中電容取值不能太小，負(fù)載電容兩端電壓太大，電感取值不能太小，否則MOS管電流尖峰太大，設(shè)計(jì)中根據(jù)需求取舍。也可以用狀態(tài)空間法分析。

祝大家新年快樂(lè)！事事順心！