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一种新颖的无源无损缓冲电路的分析与工程设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

,t5〕——零电压关断t4时刻vgs=0,由于Cr的存在,S获得了零电压关断(ZVOFF)。S关断后,电流I全部转移到Cr中,其端电压迅速上升。t5时刻当其电压上升到(Vin-vCspeak)时,本阶段结束

,阶段6开始。

阶段6〔t5,t6〕t5时刻Ds3导通,Cs开始放电,通过Lr的电流逐渐增大。同时Cr继续充电。为了在下一个开关周期中使S获得零电流开通条件,Cr的端电压必须在本阶段中达到输入电压Vin,为此需要满足式(5),即

一种新颖的无源无损缓冲电路的分析与工程设计

若式(5)中的I=Imin,则式(5)转换为

(Imax/Imin)<kc    (6)

t6时刻当vCr等于Vin时,Ds2导通,本阶段结束,阶段7开始。

阶段7〔t6,t7〕本阶段中,Cs继续放电,使通过Lr中的电流继续增大。同样,为了在下一个开关周期中使S获得零电流开通条件,通过Lr的电流必须在本阶段中达到I,这需要满足式(7),即

一种新颖的无源无损缓冲电路的分析与工程设计

t7时刻当缓冲电感电流iLr达到I时,Ds1及Ds2截止,本阶段结束。

阶段8〔t7,t8〕本阶段中,通过Lr的电流iLr恒为I,Cs继续放电,其端电压线性下降。t8时刻当vCs降为0时,Ds3截止,D导通,本阶段结束。

阶段9〔t8,t0〕缓冲电路停止工作,电路进入正常的PWM关断阶段,直到S下一次开通。

设ωr=,Zr=,则S导通过程中缓冲电路工作时间ton=t3-t0,即
一种新颖的无源无损缓冲电路的分析与工程设计
3 无源无损缓冲电路参数设计

缓冲电路的参数设计思路及过程如下。

当S在硬开关条件下开通时,由于D的反向恢复过程造成较大的电流和电压过冲,使得S的损耗大大增加。加入缓冲电路后,因Lr的存在使得通过S的电流在开通时缓慢上升,另一方面,开通过程中其漏源电压也不再被嵌在Vin,从而能降低损耗。假设S漏源电压在时间ton内线性下降到0,则开通损耗可以用式(10)表示,即

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S关断时,对于MOSFET而言,由于Cr的存在使相当一部分电流从缓冲电容Cr中流过,即

is=I-Cr(dvds/dt)    (11)

有效降低了关断损耗。由米勒效应可知

dvds/dt=ig/Cdg    (12)

式中:ig=(Vt+I/gfs)/Rg;

Cdg为米勒电容;

Vt为MOSFET开启阈值电压;

gfs为跨导;

Rg为栅极驱动电阻。

因此,MOSFET关断损耗可以用式(13)估算,即

Woff=(ICdg/ig-Cr)Vin/2-Wcd    (13)

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