一种新型的全桥移相软开关直流变换器-世纪电源网（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）一种新型的全桥移相软开关直流变换器袁明祥范德育孙慧杭州中恒电气股份310053摘要：本文提出了一种新型的全桥移相软开关直流变换器，该变换器开关管能在全工作范围实现零电压开通，同时抑制了变压器的环路电流，软化了输出二极管的反向恢复；对其工作原理及软开关条件进行了分析，并在本公司220V/10A电力整流模块上进行了验证。关键词：全桥移相，软开关，零电压、环路电流、直流变换器1.引言全桥移相ZVS变换器在保留了传统PWM恒频控制优势的基础上，利用器件的寄生参数实现了软开关，在大、中功率DC/DC变换中得到了广泛的应用，然而传统的全桥移相ZVS变换器由于存在一些固有的缺点使其应用受到了一些限制，如：1）滞后管在轻载时无法实现零电压；2）在超前管截止期始终存在环流；3）谐振电感和副边二极管反向恢复存在强烈振荡；4）谐振电感引起的副边占空比丢失等。因此在实际应用中大多对传统的全桥移相ZVS变换器进行了改进，如改进型全桥移相ZVSPWMDC/DC变换器[1]，它通过增加一个辅助支路优化了滞后管的零压条件，同时通过全桥MOS管的寄生二极管的箝位抑制了副边二极管反向恢复引起的强烈振荡，由于与变压器串联的电感大大减小，因此使占空比丢失也大为减小，然而无法消除环流问题。全桥移相ZVSZCSPWMDC/DC变换器通过滞后管的逆阻[2]或者副边的有源箝位[3]实现超前管ZVS和滞后管的ZCS，克服了环流问题，然而前者引入了两个逆阻管的损耗，且谐振电感较小会使滞后管的开通电流应力较大；而后者的控制比较复杂，且副边辅助开关管工作在硬开关状态，而开关频率为主开关管的两倍，损耗比较大。针对上述变换器存在的问题，通过进一步优化，提出了一种新型的全桥移相软开关直流变换器。2．一种新型的全桥移相软开关直流变换器2．1电路拓扑如图一（a）所示为新型的全桥移相软开关直流变换器的电路拓扑，可以看出它是在改进型全桥移相ZVSPWMDC/DC变换器的基础上把副边电感L2从普通电感改成了耦合电感，另外把辅助支路上的谐振电感值L1大大减小，使之足以在提供负载电流基础上使滞后管零压开通。在L1、C5、C6组成的辅助支路中，C5、C6基本相等且足够大，因此L1两端得到一个幅值为Vin/2、频率为开关频率fs的交变方波；其电流波形为交变三角波，幅值为118insLVTIL=(1其中：TS为开关周期。2．2工作过程分析由于电路的每个工作周期可分为两个完全一样的半周期，因此在此仅分析其半个周期的工作过程，而这半个周期可以按8种开关模态来分析。为了便于分析，作以下假设：z没有特殊说明的器件均为理想器件；zL1足够大，其电流为线性变化，在滞后管开关过程中其电流保持不变；zC1=C2=1/2C12，C3=C4=1/2C34；z变压器T1的变比为N:1；z耦合电感L1的匝比为a:b:c=NL:1:1。各开关模态的相关电路模型见图一，相关波形见图二所示。1）初始状态Q1、Q4处于导通状态，电感L1的电流通过Q4线性增加，变压器副边通过D6、D7、L2的a、c绕组向负载馈能。此时原边电流为1012max1(mitIIN=+(2其中I1m为变压器的激磁电流最大值，I2max为负载电流最大值。2）t0~t1阶段，如图一（b）所示在t0时刻，Q1零电压关断（C1、C2的作用）。C1和C2被负载电流充放电，C1、C2电压分别线性上升和下降，当C2放电到（3）式所示的电压值时，T1电压被副边箝住，C1、C2和L1k开始谐振，副边D7开始向D8换流；L1电流继续线性增加。此时变压器原边电压为10(/OutNVN图二开关模态波形图L=（3）C1、C2和L1k的谐振关系如下：121((/LkckOditutLNVNdt=+L（4）211012(((2cLkLkdutitItCdt=+（5）3）t1~t2阶段，如图一（c）所示在t1时刻，C1充电到Vin,C2放电到零伏，Q2的体二极管D2导通，C1、C2和L1k的谐振结束。此时T1原边电压仍然被箝在NVO/NL，因此变压器原边电流线性下降；副边D7继续向D8换流；L1电流继续线性增加。在此阶段开通Q2，Q2为零电压开通。此时L1k中的电流为1111((OLkLkLkNVititNL=−t（6）4）t2~t3阶段，如图一（d）所示在t2时刻，副边D7电流降为零，D7、D8换流结束。此时变压器脱离耦合，变为一个感量为L1k+Lm(激磁电感的电感，原边保留I1m(激磁电流沿T1、Q4、D2走环流；副边通过D6、D8和电感L2a续流；L1电流继续线性增加。5）