ZVS移相全桥高频开关电源研究(3)
2.1 PWM DC/DC 全桥变换器的基本工作原理
PWM DC/DC全桥变换器的基本电路结构及其波形如图2-1所示【3】【4】【5】。T1-T4是四支主功率管，D1-D4为主功率管的反并联二极管，TR是输出变压器，其原副边绕组匝数比K=N1/N2，VD1和VD2是输出整流二极管， 和 是输出滤波电感和电容, 是负载。输入直流电源电压为 ，输出直流电压为 。
所谓移相控制方式就是T1和T2轮流导通，各导通1800电角度，T3和T4亦如此，但是T1(或T2)和T4(或T3)不同时导通，两者导通差α电角度，如图2-1(b)所示。其中T1和T2分别先于T4和T3关断，故称T1和T2组成的桥臂为超前桥臂，T3和T4组成的桥臂为滞后桥臂。通过控制T1-T4四只开关管，在AB两点得到一个幅值为 的交流方波电压，经过高频变压器的隔离和变压后，在变压器副边得到一个幅值为 的交流方波电压，然后通过由VD1和VD2构成的输出整流桥，
a)全桥变换器的基本结构 b)主要波形
图 2-1 全桥变换器的基本电路结构及其主要波形
在CD两点得到幅值为 的直流方波电压。 与 组成的输出滤波器将这个直流方波电压中的高频分量滤去，在输出端得到一个平直的直流电压，其电压值 是开关周期，由 的公式知，可以通过调节占空比来调节输出电压 ，又 ，从而可以通过控制移相角来调节输出电压 。
2.2 移相控制ZVS工作原理
移相控制全桥零电压PWM软开关的实际电路如图2-2所示【6】。移相控制全桥零电压开关PWM变换器(Phase-shifted zero-voltage-switching PWM converter,PS-ZVS-PWM Converter)利用变压器漏感或串联电感和开关管的结电容或外接电容谐振，在不增加额外元器件的情况下，通过移相控制方式，实现功率开关管的零电压导通与关断。图中T1-T4是四支主功率管，D1-D4为主功率管的反并联二极管，C1-C4为主功率管的结电容或外接电容，Lr是谐振电感，包括变压器的漏感，TR是输出变压器，其原副边绕组匝数比 ，VD1和VD2是输出整流二极管， 与和 是输出滤波电感和电容, 是负载。输入直流电源电压为 ，输出直流电压为 。
图2-2 移相控制全桥零电压开关PWM变换器的主电路
在一个开关周期中，移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器有十二种开关模态，包括正半周和负半周的两个功率输出过程、两个钳位续流过程、四个谐振过程以及四个主变压器原边电流缓变过程。由于正半周与负半周从原理上说大体对称，因此这里仅分析正半个周期中的吹冰个模态。在分析之前作出如下假设:
1)所有开关管，二极管均为理想器件；
2)所有电感，电容和变压器均为理想器件；
3) ， ；
4) ，K是变压器原副边匝数比。
图2-3是电路的开关控制波形及电压电流波形。
吹冰个工作过程详细分析如下：
1)[0-t0]：原边电流正半周功率输出模式，如图2-4所示。
在t0时刻之前，T1，T4导通，T2，T3截止。在此过程中：
变压器原边电流回路是： ；
各变压器副边的电流回路是： 。
图2-3 移相控制全桥零电压开关 PWM 变换器的主要波形
各管子的电压是： ， ， ，反并联二极管 与 以及副边整流二极管 均处于反偏状态。
2)[t0-t1]：超前臂谐振模式，如图2-5所示。
在t0时刻关断Tl，由于有谐振电感的存在，电感线圈中的电流不会突变，
仍文持今从A到B的正向流动，且 处于反向偏置状态，故原边电流今从Tl支路转移到 和 支路中，给 充电，同时 被放电。由于有 和 的存在，T1是零电压关断。在此过程中：
图2-4 [0-t0]：原边电流正半功率输出模式
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