移相橋滯后橋臂實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)的方法綜述

圖5 新的并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的ZVS移相全橋變換器控制策略

5 一種全新的PWM-ZVS-FB變換器

上述電路都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，即在輕載時(shí)實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)比較困難，并且增加了兩個(gè)諧振開關(guān)，使得控制電路變得非常復(fù)雜。文獻(xiàn)[4]中提出了一種全新的PWMZVS-FB變換器，如圖6所示，變換器各點(diǎn)波形如圖7所示。左橋臂是滯后橋臂，右橋臂是超前橋臂。左橋臂和左邊兩個(gè)電容（兩個(gè)電容很大，可以看成是兩個(gè)電壓源），變壓器T₁構(gòu)成一個(gè)半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；左右橋臂和變壓器T₂構(gòu)成一個(gè)全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，左橋臂上下開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間為半個(gè)周期（死區(qū)時(shí)間忽略不計(jì)）。通過調(diào)節(jié)右橋臂與左橋臂開通和關(guān)斷信號(hào)的相位，實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)。其滯后橋臂零電壓開關(guān)主要通過變壓器T₁和變壓器T₂的勵(lì)磁電流來實(shí)現(xiàn)。為減少占空比的丟失，將兩個(gè)變壓器的漏感取得比較小，變壓器T₁上的勵(lì)磁電流波形如圖8所示，因此，變壓器T₁的勵(lì)磁電流的增大不會(huì)引起占空比的丟失，而變壓器T₂的勵(lì)磁電流波形如圖9所示，它的增大會(huì)引起開關(guān)導(dǎo)通損耗增加。為了降低占空比損失，避免引起過多的開通損耗，將變壓器T₁的勵(lì)磁電流取得比較大，將變壓器T2的勵(lì)磁電流和兩變壓器的漏感取得比較小。由于輸出電壓等于變壓器T₁和變壓器T₂的副邊電壓值之和，當(dāng)兩個(gè)變壓器副邊電壓和變?yōu)榱銜r(shí)，開關(guān)S₁上的電壓已抽走了一部分，在原邊被副邊鉗位后，S₁上的電壓不是V_in，而是低于V_in，使實(shí)現(xiàn)滯后橋臂開關(guān)管的零電壓開通更加容易。由理想波形圖圖7分析可看出，由于兩個(gè)變壓器同時(shí)傳送能量，該電路的輸出電壓的紋波也很小，這樣輸出濾波電感可以設(shè)計(jì)得很小，從而減少了設(shè)計(jì)成本和變換器的體積。

圖6 全新的PWM-ZVS- FB變換器

圖7 全新的PWM-ZVS-FB變換器各點(diǎn)波形

圖8 變壓器T₁原邊勵(lì)磁電流波形

圖9 變壓器T₂原邊勵(lì)磁電流波形

該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在沒有增加任何開關(guān)管的情況下，成功實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，而且由于變壓器T₁的存在，使得零電壓開關(guān)可以在輕載時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)。同時(shí)又使輸出的性能得到改善。

6 結(jié)語

傳統(tǒng)移相橋通常用于大功率的開關(guān)電源中，其滯后橋臂開關(guān)管難以實(shí)現(xiàn)零電壓開通制約著它的應(yīng)用，為更好地改善滯后橋臂的開通條件，真正實(shí)現(xiàn)零電壓開通，許多技術(shù)和拓?fù)浔惶岢?。本文通過對傳統(tǒng)的移相PWM-ZVS-FB變換器的特點(diǎn)及其存在問題進(jìn)行分析，并對最近出現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)全橋零電壓開關(guān)的解決方法進(jìn)行詳細(xì)的分析，比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。這幾個(gè)方法和拓?fù)涠即蟠蟾纳屏藴髽虮鄣拈_通條件，特別是最后的那種方法不但實(shí)現(xiàn)了零電壓開關(guān)，還改善了輸出濾波條件，值得我們進(jìn)行更深入的研究。