软开关仿真报告

1、软开关仿真报告1 buck zvs-qrc变换电路分析buck型零电压开关准谐振变换电路的电路结构如图1所示。图 1 buck-zvs 电路原理图1.1 工作原理电路中cr和lr组成谐振回路。当开关s关断时，由于电容cr的作用，使s在零电压下关断，s关断后，电感lr和电容cr形成谐振回路，开始谐振，使s两端的电压近似为正弦波，当电容电压谐振到零时，s可以在零电压下导通。1.2 仿真电路及仿真结果给点电路的基本参数：输入电压，输出电压，输出电流，谐振频率。取，进行参数计算。利用pspice对以上电路进行仿真分析，其电路如图2所示：图 2 buck-zvs 仿真电路实现软开关时的电容电压和电感电流

2、波形如图3所示：图3 buck-zvs 电流电压仿真波形由波形可以知道，该电路实现了零电压开通，电流电压波形与理论相符。主要器件的电流电压应力波形如图4和图5：图4 buck-zvs器件电流应力图5 buck-zvs器件电压应力1.3 模态分析现将电路的工作分为3种模态来分析软开关过程。如图6所示。图6 buck-zvs 模态分析图设tui，二极管d导通，cr、lr经d和s形成谐振回路，回路电压方程为 (1)式中，ucr0为电容电压，ucr0=ui。所以 (2) (3)以初始条件ilr= il，解方程式得 (4) (5)式中 ， 。从式（5）可见，当时，即图中t2时刻，电容cr两端电压达到最高

3、值，电流ilr=0。在t t2后ilr进入谐振的负半周。在t2时，由于ilr反向，电感lr储能想电源e回馈，cr反向充电，ucr下降。到t3，ucr下降到零后，二极管d开始导通，电感lr改经d向电源回馈储能，dr的导通钳制了开关管s和电容cr两端电压，并且在ilr维持期间（t3 t4）都有ucr=ut=0,为开关导通创造了零电压导通的条件。(3) t3 t4 零电压导通阶段在t3 t4区间驱动导通开关s导通，电感lr电流在电压源ui作用下上升。因为t4前，dr导通钳制了s导通时的端电压，开关s在零电压下导通，开关损耗最小，实现了软开通。t4之后开关s的关断和导通重复上述过程。2 boost z

4、cs-pwm变换电路分析boost型零电流开关pwm准谐振变换电路的电路结构如图7所示：图7 boost-zcs-pwm电路2.1工作原理当主开关s1闭合时，由于电感的作用，s1在零电流下导通，s1导通后，由于sa还未导通，故电感和电容不能形成谐振回路，电流由二极管换流至开关管，电感充电。电流通路：vin-lf-lr-s1和vin-lf-d1-负载。换流结束后电感电流恒定，只有vin-lf-lr-s1一条回路。当开关sa闭合后，电感和电容形成谐振回路，开始谐振，使通过s1的电流近似为正弦波，当电感电流谐振到零时，s1可以实现在零电流下关断。2.2仿真电路及仿真结果基本参数：输入电压，输出电压，

5、输出电流，谐振频率。取，利用公式进行参数计算可得lr = 0.8uh，cr = 127.4nf。利用pspice对以上电路进行仿真分析，其电路如图8所示：图8 boost-zcs-pwm仿真电路仿真得到电感电流和电容电压波形如图9所示。图9 boost-zcs-pwm电流电压波形由波形可以知道，该电路实现了零电流开通，电流电压波形与理论相符。主要器件的电流电压应力波形如图10和图11所示：图10 boost-zcs-pwm电流应力图11 boost-zcs-pwm电压应力2.2 模态分析及仿真结果分析to t1，开关m3闭合、m4断开，电感线性充电，电流由二极管d1向m3换流。t1 t2 ,

6、由于开关m4断开，未形成谐振回路，电感恒流阶段。电流通路vin-l1-l2r-m3。该段时间为可控时间。t2 t3，开关m1和m2均闭合，形成谐振回路，进入谐振阶段，电流通路：vin-l1-l2-m3和l2m3-m4-c3,直至电感电流降低至零。t3 t4，开关m3断开，m3零电流关断，电容剩余能量馈送给负载。电流通路：m4-cr3-d1-负载和vin-l1-d1-负载。 t4 t5，m4关断，电感恒流阶段。电流路通：vin-l1-d1-负载。该段时间也为可控时间。因为t1 t2和t4 t5时间段为可控段，可以实现pwm控制输出电压，弥补了zcs-qrcs只能通过变频调压的缺点。3 boost

7、 zvs-pwm 变换电路分析boost型零电压开关pwm准谐振变换电路的电路结构如图12所示：图12 boost zvs-pwm 电路3.1 仿真电路及仿真结果给点电路的基本参数：输入电压，输出电压，输出电流，谐振频率。取，利用公式进行参数计算可得lr=4.8uh，cr=21.2nf。利用pspice对以上电路进行仿真分析，其电路如图13所示：图13 boost-zvs-pwm仿真电路仿真得到电感电流和电容电压波形如图14所示。图14 boost-zvs-pwm电流电压波形由波形可以知道，该电路实现了零电流开通，电流电压波形与理论相符。主要器件的电流电压应力波形如图15和图16所示：图15 boost-zvs-pwm电流应力图16 boost-zvs-pwm电压应力3.3 模态分析及仿真结果分析to t1，开关m1断开、m2闭合，电容线性充电，直至等于输出电压vout。t1 t2, 由于开关m2闭合，未形成谐振回路，电容电压恒定阶段。电流通路vin-l1-m2-d2-d1-负载。t2 t3，开关m1和m2均断开，形成谐