零转换PWMDC/DC变换器的拓扑综述

2.3 改进拓扑之二

图4所示为文献[6]中提出的另一种新颖的ZVT-PWM变换器拓扑。与图1的普通ZVT-PWM变换器相比，该改进的拓扑只是在辅助谐振网络增加了一个电容，少了一个二极管。以下对其工作过程进行分析。

图4 改 进 的ZVT- PWM变 换 器 拓 扑 之 二

在分析中的假定与2.2基本相同，并设初始状态为：u_Cf=u_Cr=V_o，i_Cr=0，i_D1=I_i，则电路在稳态时，每个开关周期可划分为7个模态，相应的主要波形如图5所示。

图5 工 作 过 程 波 形

模态1(t₁－t₂) 在t₁时刻，S₂开通，L_r，C_r开始谐振，i_Lr谐振上升，直到i_Lr=I_i，该模态结束；

模态2(t₂－t₃) 在t₂时刻，D₁自然关断，C_f，C_r，L_r与输出负载R_L构成谐振回路，直到C_f放电到0，转到模态3；

模态3(t₃－t₄) 在t₃时刻，C_r，L_r通过D_s1，S₂和R_L构成谐振回路，使L_r中的电流继续减小；

模态4(t₄－t₅) 在t₄时刻，i_Lr=I_i，S₁导通，D_s1关断，此阶段中，L_r，C_r通过S₂，S₁和R_L构成谐振回路，使Lr中的电流继续减小；

模态5(t₅－t₇) 在t₅时刻，i_Lr=0，在输出电容C_o的作用下，L_r，C_r通过D_s2，S₁反向谐振，L_r中的电流反向，S2自行关断；

模态6(t₇－t₈) 该模态类似于普通PWM Boost变换器的开通状态，输入电源通过S₁给L_s充电；

模态7(t₈－t₉) 在t₈时刻，S₁关断，输入电流I_i给电容C_f充电，该模态类似于普通PWM Boost变换器的关断状态，直到进入下一周期。

可见，该拓扑结构实现了S₁在ZVS条件下通断，S₂在零电压、零电流的条件下关断与开通，两个开关管都是软通断，改善了开关环境，克服了普通ZVT-PWM变换器的辅助开关管为硬开关的缺点，减小了关断损耗。

2.4 改进拓扑之三

图6所示为文献[7]提出的另一种改进的ZVT-PWM变换器拓扑。与图1的普通ZVT-PWM变换器相比，该改进的拓扑只是在辅助谐振网络增加了一个电感、一个二极管和一个电容。其工作原理的分析与前面的基本相似，具体分析可以参考文献[7]。从中可知，主开关管S₁在零电压下开通和关断，辅助开关管S₂在零电流下开通和关断，从而也克服了普通的ZVT-PWM变换器辅助开关管为硬开关的缺点，减小了开关损耗，实现了两个开关都是软开关。

图 6 改 进 的ZVT- PWM变 换 器 拓 扑 之 三

3 ZCT-PWM变换器

3.1 普通的ZCT-PWM变换器

ZVT-PWM变换器能实现在ZVS下开通，消除导通损耗，但却不能有效地减小关断损耗。而普通的ZCT-PWM变换器[8]，如图7所示，则能实现主开关在ZCS下关断，消除关断损耗。然而，其辅助开关仍然是硬开关，而且，其输出整流二极管存在严重的反向恢复问题，导致大的导通损耗。虽然通过改变控制策略，使辅助开关导通时间更长一些，可以实现辅助开关管在ZCS下关断，但辅助开关管的峰值电流将较大。

图7 普 通 的ZCT- PWM变 换 器