Sepic与升压转换器之高升压应用.doc

零電壓切換高升壓Boost-Sepic轉換器 Zero Voltage Switching for Boost-Sepic Converter ing-Lung Chu Wei-Cheng Xiao Hong-You Huang Zih-Yao Hong Guo-Kai Xu 南台科技大學 電機工程系 Department of electrical Engineering Southern Taiwan University Tainan, TAIWAN. clchu@mail.stut.edu.tw 摘要 本文提出一零電壓切換(Zero-Voltage Switching；ZVS)高升壓轉換器，此方式可提高轉換器之升壓比與電源轉換效率，利用升壓電感、漏電感與開關上的寄生電容充放電，使得主開關和輔助開關皆能達到零電壓切換，並且輔助開關具有同步整流功能讓導通損失降低，電路架構結合升壓轉換器和SEPIC(IBS)轉換器之輸出電壓疊接方式而成，利用升壓轉換器結合SEPIC可共享一個升壓電感器和一個開關，使電路結構簡單並補足升壓比。最後，將實做出一組輸入電壓48V，輸出電壓400V，輸出功率100W之電路雛型，並以實驗和模擬結果驗證所提轉換器電路架構之性能。 關鍵詞：高升壓比轉換器、零電壓切換。 一、簡介 圖1 升壓轉換器結合一組輸出模組 本文提出一零電壓切換高升壓轉換器，結合SEPIC轉換器和升壓型轉換器之輸出電壓疊接方式，以提升轉換器電壓增益比和電源轉換效率，利用漏電感、升壓電感與開關上的寄生電容充放電，在漏電感電流為負值時，對寄生電容充電，主開關上的電壓由降至為零，主開關寄生二極體導通，在主開關電流由負值變正值前，主開關導通操作於零電壓切換(ZVS)，而輔助開關，漏電感，與開關上的寄生電容充電，輔助開關上的電壓由開始降至為零，輔助開關上的寄生二極體導通，輔助開關導通操作於零電壓切換(ZVS)，且輔助開關具有同步整流功能可降低導通損失。 圖5 為零電壓(ZVS)切換高升壓轉換器電路之主要波形。將簡化電路模式分析，並做以下幾點假設： 1. 功率開關S 視為理想元件，忽略其導通電阻。 2. 二極體、 視為理想元件，忽略其導通電阻與 順向導通壓降。 3. 儲能電容、夠大，足以將輸出電壓假設為定值及輸出無漣波存在。 4. 電感、電容均視為理想元件，不考慮串聯等效電阻。 5. 輸入電壓為定值。 6. 電感操作於連續導通模式(Continuous condition mode, CCM)。 圖2為光伏系統方塊圖，此光伏系統之輸出48V直流較低電壓，此系統與市電併聯情況下，需高升壓比且高效率的轉換器，故高升壓型轉換器對此系統而言是其關鍵技術之一。而圖3為傳統轉換器架構圖。 圖2 光伏併聯系統方塊圖 圖3傳統轉換器架構方塊圖 二、電路動作原理分析 本文所採用之零電壓(ZVS)切換高升壓比轉換器，電路架構如圖4所示。其組成是由SEPIC轉換器和升壓型轉換器為基礎，並利用疊接電路架構原理，使輸出電壓提升，加入具有切換和同步整流功能之輔助電路，轉換器內包含：主開關及輔助開關、電感、變壓器之磁化電感和漏電感，匝數比，二極體，輸出電容器、，負載。 圖4零電壓(ZVS)切換高升壓比SEPIC轉換器電路架構 圖5為電路操作在連續導通模式(Continuous conduction mode, CCM)下之理論波形，在一個週期時間內可分成7個導通模式，並在以下做實際探討此電路已達穩態時之動作原理分析，而操作在CCM模式下之電流路徑如圖5所示。 圖5零電壓切換高升壓比SEPIC轉換器時序圖之CCM模式 三、工作原理: 模式1:當時，開關導通，截止；對充電， 對、充電，由於繞組的一次側與二次側的極性相同，二極體是逆向偏壓、二極體截止。在此期間，二次側視同開路，此時輸出能量完電容、提供，當開關截止，此模式結束。 (1) (2) (3) (4) 模式2:當時，開關在截止，截止；、、、對寄生電容與充放電，由零充電上升，由放電下降，當由零充電至，由放電至零，此模式結束。 模式3:當時，開關截止，截止；；電壓降至零時輔助開關的旁路二極體導通，輔助開關上的電壓保持為零，輔助開關導通可達到零電壓切換(ZVS)，且擁有同步整流的功能、減低導通損失，此模式結束。 模式4:當時，開關截止， ，，輔助開關導通可操