软开关变换器的设计与仿真研究
第３３卷第４期中国测试技术
２００７年７月ＣＨＩＮＡＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶ０１．３３Ｎｏ．４Ｊｕｌｙ．２００７
软开关变换器的设计与仿真研究
茹东生，姜茂仁
（海军航空工程学院青岛分院，山东青岛２６６０４１）
摘要：针对开关电源开关损耗和电磁辐射的问题，建立了一种采用软开关技术的零电压开关（ＺＶＳ）ＰＷＭ变换器的电路，利用ＰＳｐｉｃｅ软件对这种变换器进行仿真研究，分析其暂态和稳态时的性能。仿真表明，合理选择器件参数，当软开关变换器电路中ＬＩ＝０．３ｍＨ，Ｌ２＝３１ｘＨ，Ｃｌ＝５００ｐ时，开关损耗小，造成的电磁干扰小。仿真发现暂态时开关器件承受了较高的电压应力，实际应用时应考虑开关器件安全性。
关键词：软开关；变换器；仿真；输出电压；ＰＷＭ
中图分类号：ＩＰ３１１．５２文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－－４９８４｛２００７）０４－００６５—０２
Ｄｅｉｇｎａｎｄｓｉｍｕｌａｆｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
ＲＵＤｏｎｇ－ｓｈｅｎｇ，ｇＡＮＧＭａｎ—ｒｅｎ
（ＱｉｎｇｄａｏＢｒａｎｃｈ，ＮａｖｙＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０４１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｉＨｌｉｎｇａｔｔｈｅｑｕｅｓｔｉｏｎ，ｏｆｓｗｉｔｃｈｌｏｓｓａｎｄＥＭＩｉｎｓＭｍｈｐｏｗｅｒ，ａｃｉｒｃｕｉｔｏｆＺＶＳＰＷＭｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗｈｉｃｈｕｓｅｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈ；ＣｏｎｖｅＲｅｒ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅ；ＰＷＭ
ＤＣ／ＤＣ变换器作为电源系统中为设备提供直流动力的主要装置，面临着体积更小、重量更轻、效率更高、可靠性更高等要求。在实际使用中，采用硬开关方式的变换器存在开关损耗大、感性关断电压尖峰大、容性开通电流尖峰大及电磁干扰严重等缺陷。
近年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效途径。软开关技术实际是利用电容与电感谐振，使开关器件中电流（或电压）按正弦或准正弦规律变化。当电流过零时，使器件关断；当电压过零时，使器件开通，实现开关损耗为零。按照控制方式，软开关技术可分为脉冲频率调制（ＰＦＭ）方式、脉冲宽度调制（ＰｗＭ）方式和脉冲移相控制（ＰＳ）方式。ＰＦＭ软开关变换器电路结构简单，但工作频率不恒定，给变压器、电感等磁性元件的优化设计带来一定的困难。此类变换器适合于在负载、输入电压相对稳定的应用场合。ＰＳ软开关变换器降电磁干扰
收稿日期：２００７一０１—１４；收到修改稿日期：２００７－０３—１９
作者简介：茹东生（１９６７一），男，山西临汾市人，讲师，硕士，主要从事着陆雷达系统、电子技术应用的研究。效果明显，但变压器副边存在占空比丢失现象，软开关范围受到负载、输入电压等多种因素的影响。ＰＷＭ软开关变换器实现了恒频控制，大大方便了磁性元件的优化设计。
ＤＣ，ＤＣ变换器采用软开关方式可明显减小开关损耗，不仅可以允许更高的开关频率以及更宽的控制带宽，同时又可以降低ｄｖ／ｄｔ和电磁干扰。
１采用软开关技术的变换器仿真电路的建立及原理分析
采用软开关技术的ＰＷＭ变换器主要有零电压开关ＰＷＭ变换器或零电流开关ＰＷＭ变换器两种。为了研究软开关技术的ＰＷＭ变换器，本文以零电压开关ＰＷＭ变换器为例，通过电路参数的合理设计，并进行ＰＳｐｉｃｅ仿真，分析软开关零电压开关ＰＷＭ变换器的性能。
设计的零电压开关ＰＷＭ变换器电路如图１所示。图１由Ｌ１、Ｃ１、Ｌ２和Ｃ２兼有储能和谐振的作用，Ｄ１、Ｄ２为箝位二极管，Ｍ１为功率开关管，Ｒ１为负载电阻，Ｖｌ为提供的直流电压，Ｖ２为ＰＷＭ变换器的控制矩形脉冲信号源。
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