降压型零电压开关谐振电路的仿真研究
2017-02-02谭自强
谭 健，吴 特，李 铁，谭自强，荣 军,2
降压型零电压开关谐振电路的仿真研究
谭 健1，吴 特1，李 铁1，谭自强1，荣 军1,2
（1. 湖南理工学院信息与通信工程学院， 湖南岳阳 414006；2. 复杂工业物流系统智能控制与优化湖南省重点实验室， 湖南岳阳 414006；）
阐述了应用于开关电源电压器的降压型零电压准谐振电路的工作原理，给出了其在MATLAB/Simulink中的仿真模型和仿真结果。通过仿真结果得出，零电压准谐振电路可减少开关损耗，同时也可以控制浪涌的发生，使得噪声很小，但元器件损耗增大、温升容易增高。
零电压 谐振 开关损耗 仿真
0 引言
准谐振是一种最早发展起来的软开关电路，与硬开关相比，通过谐振软开关技术使功率开关器件中的电压按正弦或准正弦规律变化，从而提高开关电源工作频率。另外软开关可以使功率器件开通时，电压线降为零，电流再上升；或者使器件关断时，电流先降为零，电压再上升，从而可以使功率损耗降为零。这样功率器件在开通或者关断时，不会产生开关损耗和噪声，提升变换器效率[1，2]。本文对应用于开关电源电压器的降压型零电压准谐振电路进行了研究，首先详细地阐述了该电路的工作原理，然后借助仿真软件MATLAB/Simulink对电路的工作波形进行了建模与仿真，最后通过仿真结果对电路进行了分析。
2 降压型零电压开关谐振电路的工作原理
(a) 工作电路图
(b) 工作波形图
图1 降压型零电压开关谐振电路的工作电路和波形图
图2 软开关过程中的电压和电流波形
图1软开关电路说明了绝大部分软开关电路的基本特征。通过在开关过程前后引入谐振，使开关开通前电压先降到零，关断前电流先降到零，就可以消除开关过程中电压、电流的重叠，降低它们的变化率，从而大大减小甚至消除开关损耗。同时，谐振过程限制了开关过程中电压和电流的变化率，这使得开关噪声也显著减小。这样的电路被称为软开关电路，而这样的开关也被称为软开关。
图3 硬开关过程中的电压和电流波形
3 带隔离变压器的半桥电路在MATLAB/ Simulink的建模与仿真
3.1 仿真模型
降压型零开关谐振电路在MATLAB/Simulink中的仿真模型图分别如图4[4-6]，图4中的模型主要由一个直流电源DC、电力场效应管、驱动电路、谐振电感、谐振电容、电力二极管、测量模块、以及RC负载构成。
图4 降压型零电压开关谐振电路的仿真模型
3.2 仿真结果及其分析
4 结束语
本文首先详细的阐述了降压型零电压开关准谐振电路的工作原理，然后通过建模仿真对理论分析进行了验证，仿真结果表明，降压型零电压开关准谐振电路能够实现主电路功率开关管的零电压开通。
图5 降压型零电压开关谐振电路的仿真波形图
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Simulation Research of Buck Zero-voltage Switching Resonant Circuit
Tan Jian1, Wu Te1,Li Quan1,Tan Ziqiang1,Rong Jun1,2
（1.Department of Information and Communication Engineering, Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414006, Hunan, China; 2. Key Laboratory of Hunan Province on Intelligent Control and Optimization of Complex Industrial Logistics System, Yueyang 414006, Hunan, China)
TM46
A
1003-4862（2017）12-0022-03
2017-09-22
湖南省科技计划项目经费资助（2016TP1021）
谭健（1997-），男，本科在读，自动化专业。
荣军（1978-），男，硕士，讲师，研究方向：开关电源、电机控制。
