玩软开关仿真的你 技术过硬不过硬?

2014-08-28 09:25 来源:电子信息网 作者:娣雾儿

软开关的实质是什么?所谓软开关,就是利用电感电流不能突变这个特性,用电感来限制开关管开通过程的电流上升速率,实现零电流开通。利用电容电压不能突变的特性,用电容来限制开关管关断过程的电压上升速率,实现零电压关断。并且利用LC谐振回路的电流与电压存在相位差的特性,用电感电流给MOS结电容放电,从而实现零电压开通。或是在管子关断之前,电流就已经过零,从而实现零电流关断。

软开关的拓扑结构非常多,每种基本的拓扑结构上都可以演变出多种的软开关拓扑。我们在这里,仅对比较常用的,适用于APFC电路的BOOST结构的软开关作一个简单介绍并作仿真。

我们先看看基本的BOOST电路存在的问题,下图是最典型的BOOST电路:

仿真1

假设电感电流处于连续模式,驱动信号占空比为D。那么根据稳态时,磁芯的正向励磁伏秒积和反向励磁伏秒积相同这个关系,可以得到下式:

VIN×D=(VOUT-VIN)(1-D),那么可以知道:VOUT=VIN/(1-D)。

那么对于BOOST电路来说,最大的特点就是输出电压比输入电压高,这也就是这个拓扑叫做BOOST电路的原因。另外,BOOST电路也有另外一个名称:up converter,此乃题外话,暂且按下不表。

对于传统的BOOST电路,这个电路存在的问题在哪里呢?我们知道,电力电子的功率器件,并不是理想的器件。在基本的BOOST电路中:

1、当MOS管开通时,由于MOS管存在结电容,那么开通的时候,结电容COSS储存的能量几乎完全以热的方式消耗在MOS的导通过程。其损耗功率为COSSV2fS/2,fS是开关频率。V为结电容上的电压,在此处V=VOUT。(注意:结电容与静电容有些不一样,是和MOS上承受的电压相关的。)

2、当MOS管开通时,升压二极管在由正向导通向反偏截止的过程中,存在一个反向恢复过程,在这个过程中,会有很大的电流尖峰流过二极管与MOS管,从而导致功率损耗。

3、当MOS关断时,虽然有结电容作为缓冲,但因为结电容太小,关断的过程电压与电流有较多的重叠,也产生一定的关断损耗。

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仿真 软开关

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