作者：新加坡南洋理工大学 罗方林 叶 虹 美国西佛罗里达大学 muhammadh.rashid

来源：《电源技术应用》

四象限dc/dc零电压开关

准谐振罗氏变换器 摘要：工业应用中通常要求能够满足多象限运行。零电压开关（zvs）技术能够显著地降低开关由关断状态转向导通时的功率损耗。然而，大多数文章中论述到的零电压开关变换器仅是单象限运行。本文介绍的四象限dc/dc零电压开关准谐振罗氏变换器是一种新型的可以在四个象限内运行、运用软开关技术的变换器。它能够有效地降低功率损耗，从而提高功率传输效率。实验测试结果验证了文中的分析和计算。 关键词：软开关技术 零电压开关 准谐振变换器

1 引言

经典的dc/dc变换器通常体积大且功率密度和功率传输效率低。虽然第一代罗氏变换器系列显著地增大了电压传输增益，提高了功率密度和功率传输效率，但是相对而言，其开关上的功率损耗仍然较大[1－8]。高功率密度的开关电感变换器已成功地应用于dc/dc变换器[7－9]中，但是在开关闭合和关断的转换期间，很大的电流和电压所产生的交叠，会在变换器内部两只开关管上产生较大的功率损耗。

运用软开关技术可以减少这种功率损耗[10－14]。然而大多数文章中论述到的这类变换器仅是单象限运行。本文介绍的新型四象限dc/dc零电压开关准谐振罗氏变换器，能够有效地降低变换器的开关损耗，从而提高功率传输效率。变换器电路如图1所示。电路1实现i、ii象限内的运行；电路2实现iii、iv象限内的运行；电路1和电路2可以通过辅助开关实现相互转换。每一个电路都是由一只主电感l和两只开关管及辅助元件所组成。假设主电感l足够大，则通过它的电流il可认为是一常数。源电压v1和负载电压v2通常情况上是恒定的，例如令v1=42v，而v2=±28v[7－9]。

它的四种运行模式如下：

（1）模式a（象限i）：电能由v1端传向v2端；

（2）模式b（象限ii）：电能由v2端传向v1端；

（3）模式c（象限iii）：电能由v1端传向－v2端；

（4）模式d（象限iv）：电能由－v2端传向v1端。

每种模式都有两个状态：“通”状态和“断”状态，其开关状态如表1所示[6,7,9]

表1 开关状态（空白表示关断） 电路、开关或二极管 模式a（象限-i） 模式b（象限-ⅱ） 模式c（象限-ⅲ） 模式d（象限-ⅳ） 状态-通 状态-断 状态-通 状态-断 状态-通 状态-断 状态-通 状态-断 电路 电路1 电路2 s1 通 　 　 　 通 　 　 　 d1 　 　 　 通 　 　 　 通 s2 　 　 通 　 　 　 通 　 d2 　 通 　 　 　 通 　 　

2 模