改進型全橋移相ZVS-PWMDC/DC變換器

摘要：介紹了一種能在全負載范圍內實現(xiàn)零電壓開關的改進型全橋移相ZVS－PWMDC/DC變換器。在分析其開關過程的基礎上，得出了實現(xiàn)全負載范圍內零電壓開關的條件，并將其應用于一臺48V/6V的DC/DC變換器。

    關鍵詞：全橋DC/DC變換器；零電壓開關；死區(qū)時間

引言

移相控制的全橋PWM變換器是在中大功率DC/DC變換電路中最常用的電路拓撲形式之一。移相PWM控制方式利用開關管的結電容和高頻變壓器的漏電感作為諧振元件，使開關管達到零電壓開通和關斷。從而有效地降低了電路的開關損耗和開關噪聲，減少了器件開關過程中產生的電磁干擾，為變換器提高開關頻率、提高效率、降低尺寸及重量提供了良好的條件。同時保持了電路拓撲結構簡潔、控制方式簡單、開關頻率恒定、元器件的電壓和電流應力小等一系列優(yōu)點。

移相控制的全橋PWM變換器存在一個主要缺點是，滯后臂開關管在輕載下難以實現(xiàn)零電壓開關，使得它不適合負載范圍變化大的場合[1]。電路不能實現(xiàn)零電壓開關時，將產生以下幾個后果：

1）由于開關損耗的存在，需要增加散熱器的體積；

2）開關管開通時存在很大的di/dt，將會造成大的EMI；

3）由于副邊二極管的反向恢復，高頻變壓器副邊漏感上的電流瞬變作用，在二極管上產生電壓過沖和振蕩，所以，在實際應用中須在副邊二極管上加入R－C吸收。

    針對上述問題，常見的解決方法是在變壓器原邊串接一個飽和電感Ls，擴大變換器的零電壓開關范圍[2][3]。但是，采用這一方法后，電路仍不能達到全工作范圍的零電壓開關。而且，由于飽和電感在實際應用中不可能具有理想的飽和特性，這將會導致：

1）增加電路環(huán)流，從而增加變換器的導通損耗；

2）加重了副邊電壓占空比丟失，從而增加原邊電流及副邊二極管電壓應力；

3）飽和電感以很高的頻率在正負飽和值之間切換，磁芯的損耗會很大，發(fā)熱嚴重。

改進型全橋移相ZVS?PWMDC/DC變換器是針對上述缺點所提出的一種電路拓撲[4][5][6]。它通過在電路中增加輔助支路，使開關管能在全部負載范圍內達到零電壓開關，它在小功率（<3kW）電路中具有明顯的優(yōu)越性。由于在移相控制的全橋PWM變換器中，超前臂ZVS的實現(xiàn)相對比較簡單，所以本文將不分析超前臂的開關過程，而著重分析滯后臂在增加了輔助支路以后的開關過程及其實現(xiàn)ZVS的條件。

1 改進型全橋移相ZVS-PWMDC/DC變換器

1.1電路拓撲

圖1所示是一種改進型全橋移相ZVS?PWMDC/DC變換器，與基本的全橋移相PWM變換器相比，它只在滯后臂增加了由電感Lrx及電容

[1] [2] [3] [4] [5]