交错并联boost电路用途 有源交错并联Boost软开关电路

Boost电路因其输入电流连续,拓扑结构简单,效率高等特点,广泛运用于单相PFC电路。随着变流器功率等级的增加,变流器通常需要并联。在输入大电流的场合,常常使用交错并联技术,这样开关管的电流仅仅是输入电流的几分之一。并且Boost电路通过交错并联可以减小输入电流纹波和降低开关损耗,从而提高了变流器效率。虽然Boost电路通过交错并联可以降低开关损耗,但变流器还是工作在硬开关工作状态,开关损耗较大,存在较严重的EMI问题。为解决这些问题,近年来国内外提出了许多软开关技术。主开关实现了零电流开通,但是主开关管仍是硬关断。主开关实现了零电流开通,零电流关断,辅助开关实现了零电压开关。但是其辅助单元中必须有额外的附加电感。

将两个Boost变流器交错并联再附加两个简单的辅助有源单元,本章给出了一种新型的有源交错并联Boost软开关电路,如图1所示。与传统的交错并联Boost电路相比,该拓扑中的主开关实现了零电流开通和零电压关断。辅助开关的引入并没有给主开关管带来额外的电压应力,并且辅助开关在整个开关周期均是零电压开通和零电压关断。辅助单元中无需附加额外的电感元件,辅助单元得到了大大简化。

图1 有源交错并联软开关

有源交错并联软开关工作过程分析

在分析工作过程之前,作出如下假设：所有开关管、二极管均为理想器件，L1=L2，输出滤波电容足够大,输出电压恒定。

由于电路结构的对称性,仅分析主开关管S1和二极管D1的换流过程,每周期,工作过程可分为8个阶段,开关过程如图所示。具体分析如下：

交错并联Boost软开关电路相关换流波形

阶段一（t0-t1）

在t0之前,主开关管S1、S3和辅助开关管S2、S4均关断,整流二极管D1导通。电路工作在二极管续流的稳定工作状态。t0时刻,S1导通，L11电感电流开始下降而L21电感电流开始上升。因为漏感L21的存在,开关管S1的电流从零开始上升,从而实现了S1的零电流开通。L11的电流下降率和L21电流上升率可近似为：

阶段二（t1-t2）

t1时刻,L11电感电流降至为零,二极管D1截止。电容C2开始与L11和L21谐振,将C2上的能量通过辅助开关管S4的体内二极管转移到电感L11和L21上.

阶段三（t2-t3）,

t2时刻,C2上电压降至零,辅助开关管S4的体内二极管关断,主开关管S3的体内二极管导通,将C2电压箝为零。L21电流继续上升,在此阶段中,L11的电流下降率和L21电流上升率为

阶段四（t3-t4）

t3时刻,辅助开关管S2导通,因为主开关S1己经导通,S2导通前其两端电压为零，所以S2是零电压开通。S2的开通并不影响主开关的工作,L21电感电流继续上升,L11的电流下降率和L21电流上升率为

阶段五（t4-t5)

t4时刻,开关管S1关断，L21上的电流流经S2对电容C1充电,S1两端电压从零开始缓慢上升,其端电压等于C1端电压,因为此开关过程很短,所以可将L21上的电流视为恒定.

阶段六（t5-t6）

t5时刻,C1两端电压升至输出电压时,整流二极管D2导通,将C1两端电压箝至输出电压。电感L11和L21上的电流开始下降,其电流下降率为

阶段七（t6-t7）

t6时刻,电感L11上的电流降至零,电感L21上的电流继续下降,其电流下降率为：

阶段八（t7-t8）

在t7时刻,开关管S2关断,因为此时C1上的电压为输出电压,而S2上的端电压为输出电压减去C1上的电压,所以S2是零电压关断。在这个阶段,电感L21上的电流继续下降,其电流下降率为

在t8时刻前,电路工作在二极管D2稳态续流的状态。t8时刻,S3开通。由于电路的对称性,其开关过程与的开关过程类似,