Boost電路的一種軟開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)方法

摘要：提出了一種Boost電路軟開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)方法，即同步整流加上電感電流反向。根據(jù)兩個(gè)開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的條件不同，提出了強(qiáng)管和弱管的概念，給出了滿足軟開(kāi)關(guān)條件的設(shè)計(jì)方法。一個(gè)24V輸入，40V/2.5A輸出，開(kāi)關(guān)頻率為200kHz的同步Boost變換器樣機(jī)進(jìn)一步驗(yàn)證了上述方法的正確性，其滿載效率達(dá)到了96.9％

    關(guān)鍵詞：升壓電路；軟開(kāi)關(guān)；同步整流

引言

輕小化是目前電源產(chǎn)品追求的目標(biāo)。而提高開(kāi)關(guān)頻率可以減小電感、電容等元件的體積。但是，開(kāi)關(guān)頻率提高的瓶頸是器件的開(kāi)關(guān)損耗，于是軟開(kāi)關(guān)技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。一般，要實(shí)現(xiàn)比較理想的軟開(kāi)關(guān)效果，都需要有一個(gè)或一個(gè)以上的輔助開(kāi)關(guān)為主開(kāi)關(guān)創(chuàng)造軟開(kāi)關(guān)的條件，同時(shí)希望輔助開(kāi)關(guān)本身也能實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)。

Boost電路作為一種最基本的DC/DC拓?fù)涠鴱V泛應(yīng)用于各種電源產(chǎn)品中。由于Boost電路只包含一個(gè)開(kāi)關(guān)，所以，要實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)往往要附加很多有源或無(wú)源的額外電路，增加了變換器的成本，降低了變換器的可靠性。

Boost電路除了有一個(gè)開(kāi)關(guān)管外還有一個(gè)二極管。在較低壓輸出的場(chǎng)合，本身就希望用一個(gè)MOSFET來(lái)替換二極管（同步整流），從而獲得比較高的效率。如果能利用這個(gè)同步開(kāi)關(guān)作為主開(kāi)關(guān)的輔助管，來(lái)創(chuàng)造軟開(kāi)關(guān)條件，同時(shí)本身又能實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，那將是一個(gè)比較好的方案。

本文提出了一種Boost電路實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的方法。該方案適用于輸出電壓較低的場(chǎng)合。

1 工作原理

圖1所示的是具有兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的同步Boost電路。其兩個(gè)開(kāi)關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通，中間有一定的死區(qū)防止共態(tài)導(dǎo)通，如圖2所示。通常設(shè)計(jì)中電感上的電流為一個(gè)方向，如圖2第5個(gè)波形所示�？紤]到開(kāi)關(guān)的結(jié)電容以及死區(qū)時(shí)間，一個(gè)周期可以分為5個(gè)階段，各個(gè)階段的等效電路如圖3所示。下面簡(jiǎn)單描述了電感電流不改變方向的同步Boost電路的工作原理。在這種設(shè)計(jì)下，S2可以實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)，但是S1只能工作在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

1）階段1〔t0～t1〕該階段，S1導(dǎo)通，L上承受輸入電壓，L上的電流線性增加。在t1時(shí)刻，S1關(guān)斷，該階段結(jié)束。

2）階段2〔t1～t2〕S1關(guān)斷后，電感電流對(duì)S1的結(jié)電容進(jìn)行充電，使S2的結(jié)電容進(jìn)行放電，S2的漏源電壓可以近似認(rèn)為線性下降，直到下降到零，該階段結(jié)束。

    3）階段3〔t2～t3〕當(dāng)S2的漏源電壓下降到零之后，S2的寄生二極管就導(dǎo)通，將S2的漏源電壓箝在零電壓狀態(tài)，也就是為S2的零電壓導(dǎo)通創(chuàng)造了條件。

4）階段4〔t3～t4〕S2的門(mén)極變?yōu)楦唠娖剑琒2零電壓開(kāi)通。電感L上的電流又流過(guò)S2。L上承受輸出電壓和輸入電壓之差，電流線

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