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无桥软开关无桥软开关PFCPFC电路的设计与仿真电路的设计与仿真演讲者：戴斌演讲者：戴斌世纪电源网世纪电源网，典型的单相有源，典型的单相有源PFCPFC电路电路22，典型的单相无桥，典型的单相无桥PFCPFC电路电路33，典型无桥，典型无桥PFCPFC电路仿真电路仿真44，输入电压波形与输出电压波形，输入电压波形与输出电压波形55，，BOOSTBOOST二极管电流波形二极管电流波形55，，BOOSTBOOST二极管电流波形二极管电流波形66，，MOSMOS管的管的VGSVGS与与VDSVDS波形波形66，，MOSMOS管的管的VGSVGS与与VDSVDS波形波形77，，MOSMOS管的管的VGSVGS与漏极电流波形与漏极电流波形77，，MOSMOS管的管的VGSVGS与漏极电流波形与漏极电流波形88，增加无损吸收网络的无桥，增加无损吸收网络的无桥PFCPFC99，输入电压和输出电压，输入电压和输出电压1010，，BOOSTBOOST二极管电流波形二极管电流波形1010，，BOOSTBOOST二极管电流波形二极管电流波形1111，，MOSMOS管的管的VGSVGS与与VDSVDS波形波形1111，，MOSMOS管的管的VGSVGS与与VDSVDS波形波形1212，，MOSMOS管的管的VGSVGS与漏极电流波形与漏极电流波形1212，，MOSMOS管的管的VGSVGS与漏极电流波形与漏极电流波形1313，另一种无损吸收网络的无桥，另一种无损吸收网络的无桥PFCPFC1414，输入电压和输出电压，输入电压和输出电压1515，，BOOSTBOOST二极管电流波形二极管电流波形1515，，BOOSTBOOST二极管电流波形二极管电流波形1616，，MOSMOS管的管的VGSVGS与与VDSVDS波形波形1616，，MOSMOS管的管的VGSVGS与与VDSVDS波形波形1717，，MOSMOS管的管的VGSVGS与漏极电流波形与漏极电流波形1717，，MOSMOS管的管的VGSVGS与漏极电流波形与漏极电流波形1818，，ZVTZVT无桥无桥PFCPFC电路电路1919，输入电压和输出电压，输入电压和输出电压2020，，BOOSTBOOST二极管电流波形二极管电流波形2020，，BOOSTBOOST二极管电流波形二极管电流波形2121，主、辅开关管，主、辅开关管VGSVGS、、VDSVDS和漏和漏极电流波形极电流波形2121，主、辅开关管，主、辅开关管VGSVGS、、VDSVDS和漏和漏极电流波形极电流波形2222，主开关管，主开关管VGSVGS、、VDSVDS和漏极电和漏极电流波形流波形2222，主开关管，主开关管VGSVGS、、VDSVDS和漏极电和漏极电流波形流波形2323，辅开关管，辅开关管VGSVGS、、VDSVDS和漏极电和漏极电流波形流波形2323，辅开关管，辅开关管VGSVGS、、VDSVDS和漏极电和漏极电流波形流波形2424，结果对比，结果对比主开关管主开关管辅开关管辅开关管BOOSTBOOST二二极管极管基本无桥电路基本无桥电路硬开通硬开通零电压关断零电压关断//硬恢复硬恢复无损电路无损电路11零电流开通零电流开通零电压关断零电压关断//软恢复软恢复无损电路无损电路22零电流开通零电流开通零电压关断零电压关断//软恢复软恢复ZVTZVT电路电路零压零流开通零压零流开通零电压关断零电压关断零电流开通零电流开通零电压关断零电压关断软恢复软恢复2525，软开关网络元件的选择，软开关网络元件的选择1.1.在两种无源无损软开关电路和在两种无源无损软开关电路和ZVTZVT软开关软开关电路中，电感电路中，电感LL的作用主要是减小的作用主要是减小BOOSTBOOST二二极管的反向恢复电流，那么对极管的反向恢复电流，那么对LL有个最小值的有个最小值的要求：要求：VVoutout/L/LIIDboostDboost//ttrrrr即：即：L(VL(VOUTOUT**ttrrrr)/I)/IDboostDboost在实际应用电路中，为了改善在实际应用电路中，为了改善BOOSTBOOST二极管二极管的反向恢复特性，我们可以选择时间的反向恢复特性，我们可以选择时间tt为为3~53~5倍倍trrtrr时间。时间。2525，软开关网络元件的选择，软开关网络元件的选择2.2.在无源无损吸收网络中，在无源无损吸收网络中，CCsnubbersnubberCCtransfertransfer所以在电荷转移过程中，所以在电荷转移过程中，LCLC的谐振周期，主的谐振周期，主要由电感要由电感LL和和CCsnubbersnubber决定。一般认为这个谐振决定。一般认为这个谐振周期为开关周期的周期为开关周期的1/101/10左右比较合适。那么左右比较合适。那么有：有：22ππ**sqrt(Lsqrt(L**CCsnubbersnubber)=T/10)=T/102525，软开关网络元件的选择，软开关网络元件的选择3.3.CCtransfertransfer通常取值为通常取值为CCsnubbersnubber的的20~3020~30倍。倍。CCtransfertransfer过小，会导致过小，会导致BOOSTBOOST二极管电压应二极管电压应力过高，力过高，CCtransfertransfer过大，则开关管关断后，过大，则开关管关断后，电流从吸收网络向电流从吸收网络向BOOSTBOOST二极管转移时间二极管转移时间过长。过长。2525，软开关网络元件的选择，软开关网络元件的选择4.4.对于对于ZVTZVT电路，一般设计为辅管开通时间电路，一般设计为辅管开通时间不超过总周期的不超过总周期的1/101/10。所以谐振电感。所以谐振电感LL不仅要不仅要考虑考虑BOOSTBOOST二极管的反向恢复，还要考虑开二极管的反向恢复，还要考虑开关管结电容及并联的缓冲电容放电以实现开关管结电容及并联的缓冲电容放电以实现开关管零电压开通。关管零电压开通。2525，软开关网络元件的选择，软开关网络元件的选择5.5.谐振电感直流分量大，建议采用环状磁粉谐振电感直流分量大，建议采用环状磁粉芯。芯。snubbersnubber电容因为要承受高频电流，建电容因为要承受高频电流，建议采用高频特性好的金属化聚丙烯电容。议采用高频特性好的金属化聚丙烯电容。26,26,设计参考设计参考无源无损吸收：无源无损吸收：11，，UC3855A_BHighPerformancePowerFactorUC3855A_BHighPerformancePowerFactorPreregulatorPreregulator22，，EngineeringDesignofLosslessPassiveSoftSwitchingEngineeringDesignofLosslessPassiveSoftSwitchingMethodsforPWMConvertersMethodsforPWMConvertersPartI,PartIIPartI,PartIIZVTZVT电路：电路：《《直流开关电源的软开关技术直流开关电源的软开关技术》》阮新波阮新波严仰光著严仰光著科学出版社出版科学出版社出版27,27,学术与工程之间的矛盾学术与工程之间的矛盾11，相对于传统，相对于传统PFCPFC电路，无桥电路，无桥PFCPFC电流信号电流信号采集比较困难。采集比较困难。22，相对于传统，相对于传统PFCPFC电路，无桥电路，无桥PFCPFC的的EMCEMC较较难通过。难通过。33，软开关无桥，软开关无桥PFCPFC采用的器件较多，难以在采用的器件较多，难以在体积和成本上取得优势。体积和成本上取得优势。44，新型半导体器件不断实用化，零恢复的，新型半导体器件不断实用化，零恢复的SiCSiC二极管和低栅荷二极管和低栅荷MOSFETMOSFET的普及使传统的普及使传统的软开关电路失去了优势。的软开关电路失去了优势。谢谢大家！谢谢大家！