开元体育网址移相控制的全桥PWM变换器的电路及元件详解

　　开元体育网址移相控制的全桥PWM变换器的电路及元件详解提高开关频率、提高效率、减小尺寸及减轻质量提供了良好的条件。然而，传统的移相的输出整流二极管存在反向恢复过程，会引起寄生振荡，二极管上存在很高的尖峰电压，需增加阻容吸收回路进行抑制，文献提出了两种带箝位二极管的拓扑，可以很好地抑制寄生振荡。本文采取文献提出的拓扑结构，设计了一台280 W移相

　　本设计所采用的主电路拓扑如图1所示。其中VQ1～VQ4为4个开关管，VD1～VD4分别是4个开关管的寄生二极管，C1～C4分别为4个开关管的结电容和外接电容，VQ5和VQ6是2个箝位二极管，Lr是谐振电感，VDR1和VDR5为输出整流二极管，CDR1和CDR2为输出整流二极管的等效并联电容。VQ1和VQ3组成超前桥臂，VQ2和VQ4组成滞后桥臂，每个桥臂的2个开关管互补180导通，2个桥臂的导通角相差1个相位。即移相角，通过调节该相位就可以调节输出电压开元体育官方网站。这种拓扑通过增加2个箝位二极管VQ5、VQ6来消除次级整流管反向恢复引起的电压振荡，减小了次级整流管的电压应力，并且箝位二极管VQ5、VQ6，在一个周期里分别只导通一次，减小了二极管VQ5，VQ6的电流损耗，提高了变换器的效率。图2为变换器的工作波形，其中，iLr为Lr上的电流，ip为变压器原边电流，UAB为A、B两点电压差，iD5为VD5的电流，iD6为VD6的电流。

　　图2中，在一个开关周期中，该变换器有16种开关状态，这里只分析前8种状态。在分析前，先作如下假设：除输出整流二极管外，所有开关管、二极管、电感和电容均为理想器件：变压器的漏感很小，可以忽略不计;LfLr/K2(K是变压器原副边匝比)：输出整流二极管等效为一个理想二极管和一只电容的并联。

　　1)状态1[t0，t1]：在t0时刻以前，VQ1，VQ4和VDRl导通。在t0时刻，VQ1关断，谐振电感上的电流iLr对C1充电，对C2放电，由于有C1和C2，VQ1为零电压关断，VD5和VD6不导通。

　　2)状态2t1，t2]：t1时刻，C3的电压降为O，VD3自然导通，此时可以零电压开VQ3。CDR2继续放电，iLr和变压器原边电流ip继续下降。

　　3)状态3[t2开元体育官方网站，t3]：t2时刻，CDR2完全放电，VDR2导通，2个整流二极管都导通，副边短接，iLr和ip相等，处于自然续流状态。

　　4)状态4[t3，t4]：t3时刻，关断VQ4，ip给C2放电，给C4充电，iLr和ip相等，一起线]：t4时刻，VD2导通，VD2能够零电压开通。t5时刻，ip由正向过零开元体育官方网站，且向负方向增加，由于ip不足以提供负载电流，VDR1和VDR2仍然导通，Vin全部加在Lr上，iLr和ip同时线流过全部负载电流。Lr与CDR1谐振，给CDR1充电，iLr和ip继续线Vm，VD6导通，将原边电压箝位在Vin，因此CDR1电压被箝位在2Vin/K，到t8时刻，ip等于iLr，VD6关断。

　　输出滤波电感应能够存储足够大的能量，能够在次级整流管自然续流时为负载提供连续的电流。当变换器输入为310 V时，续流时间最大，为：

　　图3为超前臂的ZVS波形，图4为滞后臂的ZVS波形。输入电压为250 V，VCS为驱动电压，VDS为漏源电压，由图3和图4可以看出变换器的超前臂和滞后臂都可以实现零电压开通。

　　图5为输出整流二极管VDR1电压波形，VDR1为VDR1两端的端电压，由图5可知，VDR1关断后，经过很小一段时间，箝位二极管VD6开通，将VDR1箝位，没有出现电压振荡，当VD6截止后，出现了很小的电压振荡，电压尖峰值不大于箝位电压，因此次级整流管的的电压应力可以大大减小。

　　本文分析了一种移相全桥软开关变换器的拓扑，在分析的基础上设计了一台280 W的软开关DC/DC变换器，该变换器在变压器原边采用2个箝位二极管。实验证明，该方案在实现开关管零电压开关的同时，能够有效地抑制输出整流二极管反向恢复所带来的电压振荡，减小了次级整流二极管的电压应力。