一种新型ZCS-PWM Buck变换器研究

(6)模态6[t5-t6]该模态的等效电路见图2f。此时，Lr1，Lr2和Cr只与电流源串联，导致Cr线性放电，谐振结束。

iLr1(t)=iLr2(t)=Io 　　(11)

(7)模态7[t6～t7]该模态的等效电路见图2g。在该模态中，Io经过VD1，VD2续流。在t7时刻，零电流开通VS1，开始下一个周期。

由上述分析可得变换器在一个周期的工作波形，图3示出新型ZCS PWM Buck变换器在一个周期内的主要波形。由图3可见，要确保其在不过载的情况下也能实现ZCS软开关，唯一的条件是

3 仿真及实验结果

通过Saber仿真软件对新型ZCS PWM Buck变换器进行了仿真分析。参数设置：输入电压Uin=100V。额定输出电压Uo=60V，额定输出功率Po=300W，开关频率fs=30kHz，Lr1=Lr2=6μH，Cr=100nF，Lo=1mH，滤波电容Co=470μH,为了验证仿真结果，设计了一台实验样机，该样机的VS1和VS2选用G25N120;VD1—VD3选用HFA25TB60。

图4示出满载时和10%负载时VS1和VS2上的电流iVS1和ivsz及电压uvs1和uVS2实验波形。由图可见，VS1和VS2都实现了软开关。由于该样机是以额定电流的10%作为临界连续电流而设计的。当负载小于额定负载的10%时，系统就进入了电流断续状态，功率器件也实现了ZCS。因此，该变换器能在整个负载范围内实现ZCS。

4 结论

研究了一种新型ZCS PWM Buck变换器，分析了该变换器的工作原理。它具有下述优点：①结构简单，所用器件数量少;②所有的有源开关器件都是ZCS，所有的无源开关器件都是ZVS。所以没有开关损耗：③变换器能在整个负载范围内实现软开关。

该新型ZCS PWM Buck变换器适用于功率器件采用IGBT的高压、大功率应用场合。样机实验结果验证了理论分析的正确性。