几种Boost电路的功率损耗分析与实验研究

针对开关器件、电感在Boost电路中的损耗,分析了硬开关、ZVT和改进的ZVTBoostPFC变换器的功率损耗。并且采用功率因数校正集成电路UC3854,UC3855分别实现3000W硬开关、ZVT和改进的ZVTBoostPFC变换器,通过分析比较3种电路的功率损耗,验证了BoostPFC电路功率损耗计算方法的正确性。     

一种降低高频LLC变换器轻载损耗的方法

高频LLC谐振变换器具有效率高、电磁干扰(EMI)特性好、功率密度高等优点,但该变换器工作在欠谐振且轻载时,由于同步整流管有负电流的存在,会导致空载损耗较大和轻载效率低下。此处介绍了LLC变换器的基本工作原理,通过对一台功率为600 W的模块电源进行损耗分析计算,列出其轻载且工作在欠谐振状态下的损耗分布,最后针对几种不同的整流方法作出对比,提出一种使用同步整流管轻载移相的方法消除负电流和降低空载及轻载损耗。     

一种ZVT-PWM Buck变换器的改进电路

深入地分析了ZVT－PWM Buck变换器的电路特性,分析结果表明变换器存在内部循环电流,因而增加了开关器件的损耗。为了解决这个问题,提出了一种改进的电路,消除了内部循环电流,大大提高了变换器的效率。通过对比实验,证明了这种改进电路是可行的,有效的。     

全桥LLC变换器的混合控制策略

为了解决全桥LLC谐振变换器工作在轻载或空载时,输出电压不可控和损耗大的问题,提出了一种混合控制策略,当全桥LLC谐振变换器正常带载时采取PFM控制策略,轻载或空载时切换成PWM控制策略,提高了变换效率,稳定了输出电压,同时也降低了轻载或空载时的损耗。仿真结果表明:这种混合控制策略很好解决了LLC谐振变换器轻载或空载时输出电压不可控和损耗大的问题。     

基于SG1525的PFM-PWM控制谐振DC/DC变换器

设计了基于SG1525宽温度工作范围的340 W LLC谐振DC/DC变换器。介绍了一种利用集成控制芯片SG1525来实现脉冲频率调制(PFM)-脉宽调制(PWM)控制的方法。为解决轻载或空载时LLC谐振变换器工作频率太高、损耗大的问题,提出了在轻载或空载时采用PWM控制的策略,并提出了实现电路。最后在340 W样机上进行了实验验证,证明了利用SG1525可以实现PFM控制和轻载时的PWM控制。该电路结构简单,参数设计灵活,且可以实现变频控制和PWM控制的无缝切换,很好地满足了宽温度要求。     

双管正激DC/DC变换器的损耗计算与优化设计

针对一种双管正激DC／DC直流变换器，研究了其电路工作原理，对电路工作时的功率损耗及其分布进行了分析。并给出了不同电路参数条件下的损耗及效率计算结果，在此基础上优化设计了150W的原理样机。试验与测量结果表明对变换器损耗计算的准确性和优化设计的可行性。     

一种LCC谐振变换器的参数设计方法

针对电容输出滤波LCC谐振变换器设计时预设阻抗角导致变换器效率较低的问题,分析了LCC谐振变换器死区时间、谐振阻抗角和损耗之间的关系,推导出满足软开关条件的最小阻抗角与死区时间,得到LCC谐振变换器阻抗角与死区时间的选择方法,并以此为基础提出了谐振网络参数设计方法,使变换器在满足软开关条件的同时,阻抗角最小,减小了变换器损耗.用所提出的方法设计了160 W LCC谐振变换器电路,满载效率达到94.2％,实验结果证实该方法是有效的.     

近似等效电阻法比较两级直流变换器的效率

DC-DC变换器的效率是变换器非常重要的指标。在设计变换器时，可以根据各种电路在一定工作条件下的效率来选择合适的电路。本文提出了一种近似计算等效电阻的方法，其原理是将变换器中各元件的损耗之和等效为输出电阻的损耗，可以简便计算变换器的效率，有助于选择合适的电路。     

高升压增益软开关DC-DC变换器

在软开关Boost变换器基础上,通过引入Flyback单元,提出了一种高升压增益软开关DC-DC变换器,进一步提高了变换器的电压增益,避免了高占空比,减小了开关管电压应力。因此,可选取低电压等级低导通电阻MOSFET以降低变换器的成本,提高变换器的效率。在开关管关断期间,漏感能量向负载传递,有效利用了漏感能量,且无需额外的吸收电路。此外,变换器实现了开关管的零电压(ZVS)导通和二极管的零电流(ZCS)关断,进而消除了开关管的开通损耗和二极管的反向恢复损耗。研究了高升压增益软开关DC-DC变换器电路的工作特性和占空比丢失的主要原因,分析了该变换器的元器件应力及电路损耗。设计了一台160W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于LLC谐振的AC-DC变换器应用研究

LLC谐振变换器在采用PFM(脉冲频率调制)控制时,其电路工作频率的调节范围会随着输入电压变化范围的增大而增大。频率的大幅度变化会导致磁性元件损耗增加,影响变换效率。针对上述问题,通过在LLC谐振电路前级增加Boost调压电路,设计了一款适用于宽电压输入的AC-DC变换器。详细介绍了改进后的电路结构,阐述了其工作原理,给出了主要元件参数的设计方法,并制作了300 W/28 V的样机,实验验证了所提方案的有效性。     

一类新的辅助开关零电流关断的零电压过渡PWM软开关拓扑

分析了零电压过渡ＰＷＭ软开关电路存在的辅助开关硬关断的问题,提出了一类新的辅助开关零电流关断的拓扑,并介绍了其工作原理。在功率为２９０Ｗ的升压型电路和功率为１００Ｗ的正激型电路装置上进行的实验,证明了拓扑的可行性,电路效率比传统的零电压过渡ＰＷＭ电路高。     

单级不对称半桥变换器的研究

单级PFC结构简单，成本低，详细地介绍了一种基于不对称半桥的单级不对称半桥变换器，分析了它的工作原理及主要参数选择，并用实验验证了其实现PFC和ZVS的特性。     

零电压开关不对称半桥DC／DC变换器

近年来，软开关技术得到广泛的发展与应用，出现不少高效率的电路拓扑，其中不对称半桥就是典型的适用于中低功率的直流变换电路。它充分利用电路本身的分布特性，利用变压器漏感和开关寄生电容的谐振来实现零电压开关，减少了开关的导通损耗。介绍了一种在变压器原边带箝位电路的不对称半桥零电压开关电路。该箝位电路能明显减少输出二板管的反向恢复效应，提高变换器的效率。并对该软开关电路的工作原理和实现方法做了详细的分析，通过一台300W，100kHz的实验样机，证实了该方法的有效性。     

一种多路输入高升压Boost变换器

针对光伏发电系统模块多、输出电压低等问题,提出了一种多路输入高升压Boost变换器。首先分析了2路输入高升压Boost变换器的工作原理及性能特点,然后通过拓扑推演,得到了n路输入高升压Boost变换器。在此基础上搭建了输出功率为100 W的实验样机,实验结果表明:n路输入电压平衡时,输出电压与输入电压之比是Boost变换器的n倍;控制简单,无论各个输入电压源电压相等与否,均可以通过一套控制系统实现输出电压恒定;开关器件电压应力低,可以选择额定电压低的器件,有利于提高变换器效率。     

一种新型结合的软开关电路研究

简要分析了一种新型BoostPFC与Flyback结合的软开关电路。采用简单方法和常用元器件对其进行了有效的控制。研制了一台148kHz样机,其Boost变换器的输出为400V/175W,Flyback的输出为12V/36W,整机功率为212W,最高效率达93.7%,并对其进行了综合性能评价。证实了所提控制方法简单有效,说明了该软开关电路可实现所有开关的软开关,具有一定的应用价值。     

基于GaN器件LLC谐振变换器的平面变压器优化设计

现代开关电源的发展呈现高效率和高功率密度的趋势。基于GaN器件LLC谐振变换器,采用同步整流技术,通过平面变压器的设计和结构优化大大减小了变换器的高度和体积,同时也减少损耗,提高了系统的功率密度和效率。搭建了1 MHz/120 W同步整流LLC谐振变换器硬件电路,对设计进行了实验验证。样机的功率密度达到了262 W/in~3,最高效率达到了94.9%。     

Research on Maximizing Power Transfer Efficiency of Wireless In‐Wheel Motor by Primary and Load‐Side Voltage Control

The authors have developed a wireless power transfer (WPT) system for an in‐wheel motor (IWM). It is called a wireless in‐wheel motor (W‐IWM). This paper presents a method that enhances the WPT efficiency in this system. Some methods that maximize the power transfer efficiency by power converter control have been proposed in the past WPT research. In this research, a dc‐dc converter is inserted on the receiver side to vary the load state. However, the space on the receiver side is very small for the W‐IWM; therefore, it is preferable to make the secondary circuit small. Therefore, a full bridge converter is used instead of a dc‐dc converter in the W‐IWM. In this paper, the authors propose a theoretical formula for the transfer efficiency of the IW‐IWM. From an analysis of this formula, there is a combination of a primary voltage and load voltage that maximize the efficiency. The feasibility is validated by an experiment using a motor bench set.     

A novel active‐clamp zero‐voltage‐switching buck‐boost converter

An active‐clamp zero‐voltage‐switching (ZVS) buck‐boost converter is proposed in this paper to improve the performance of converter in light load condition. By employing a small resonant inductor, the ZVS range of switches could be adjusted to very light load condition. Moreover, 2 clamping capacitors are added in the converter to eliminate the voltage spike on the switches during transition. The operating principle of the proposed converter is analyzed, and the optimal design guide for full range ZVS is also provided. A 60‐W output prototype is experimentally built and tested in laboratory to verify the feasibility of proposed converter. The measured results show the critical ZVS operation of power switches at 1 and 0.7‐W output power for buck and boost mode, respectively. The peak conversion efficiency is up to 92.3%.     

Design and implementation of an interleaved soft‐switching converter with output voltage doubler

An interleaved pulse‐width modulation (PWM) converter with less power switches is presented in this paper. The buck type of active clamp circuit is used to recycle the energy stored in the leakage inductor of a transformer. The zero voltage switching (ZVS) turn‐on of power switches is realized by the resonance during the transition interval of power switches. At the secondary side of transformers, two full‐wave rectifiers with dual‐output configuration are connected in parallel to reduce the current stresses of the secondary windings of transformers. In the proposed converter, power switches can accomplish two functions of the interleaved PWM modulation and active clamp feature at the same time. Therefore, the circuit components in the proposed converter are less than that of the conventional interleaved ZVS forward converter. The operation principle and system analysis of the proposed converter are provided in detail. Experimental results for a 280 W prototype operated at 100 kHz are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed converter. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种采用磁放大器技术的新颖多路输出变换器

分析了一种新颖的运用磁放大器作为后极调整技术的多路输出的正反激DC/DC变换器的工作原理。这种变换器可以利用电路的正激部分输出大功率,而用反激部分输出小功率。所以,该电路将正激变换器的高效率和反激变换器低成本的优势相结合,保证了精确的输出。同时,以一个250 W的样机验证了该变换器的特点。