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1. 引言

移相控制方式是控制型軟開關(guān)技術(shù)在全開關(guān)PWM 拓?fù)涞膬蓱B(tài)開關(guān)模式（通態(tài)和斷態(tài)）通過(guò)控制方法變?yōu)槿龖B(tài)開關(guān)工作模式（通態(tài)斷態(tài)和續(xù)流態(tài)），在續(xù)流態(tài)中實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)。全橋移相ZVS-PWM DC/DC 變換拓?fù)渥猿霈F(xiàn)以來(lái)，得到了廣泛應(yīng)用，其有如下優(yōu)點(diǎn)：

●充分利用電路中的寄生參數(shù)（開關(guān)管的輸出寄生電容和高頻變壓器的漏感，實(shí)現(xiàn)有源開關(guān)器件的零電壓開關(guān)）

●功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

●功率半導(dǎo)體器體的低電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力

●頻率固定

●移相控制電路簡(jiǎn)單

全橋移相電路具有以上優(yōu)點(diǎn)，但也依然存在如下缺點(diǎn)：

●占空比丟失

●變壓器原邊串聯(lián)電感和副邊整流二極管寄生電容振蕩

●拓?fù)渲荒茉谳p載到滿載的負(fù)載范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)零電壓軟開關(guān)

目前該拓?fù)涞难芯考俺晒饕性谝韵路矫?

●減小副邊二極管上的電壓振蕩

●減少拓?fù)湔伎毡葋G失

●增大拓?fù)淞汶妷很涢_關(guān)的負(fù)載適應(yīng)范圍

●循環(huán)電流的減小和系統(tǒng)通態(tài)損耗的降低

2. 典型的zvs 電路拓?fù)?/strong>

2.1 原邊串聯(lián)電感電路

為了實(shí)現(xiàn)滯后橋臂的零電壓，一般在原邊串聯(lián)電感（如圖1 所示）。增大變壓器漏感，以增加用來(lái)對(duì)開關(guān)輸出電容放電能量。該電路具有較大的循環(huán)能量，變換器的導(dǎo)通損耗較大，且增大了占空比的丟失。

在實(shí)現(xiàn)滯后橋臂的同時(shí)，為了進(jìn)一步擴(kuò)大負(fù)載范圍，可在原邊上再串聯(lián)上一飽和電感，該電路可減小占空比的損失和減小變壓器副邊的寄生振蕩，但是飽和電感工作在正、負(fù)飽和值之間，而且頻率很高，使得飽和電感的損耗較大，在低的輸入電壓情況下會(huì)引起較為嚴(yán)重的副邊占空比丟失。

2.2 原邊串聯(lián)二極管鉗位電路及其改進(jìn)電路

上述電路雖然實(shí)現(xiàn)了全橋移相電路的ZVS，但是并沒有很好地解決輸出整流二級(jí)管在反向恢復(fù)過(guò)程中的電壓尖峰問(wèn)題，基于此有文章提出了鉗位電路（如圖2）

該電路在變壓器原邊增加一個(gè)諧振電感和兩個(gè)鉗位二級(jí)管，消除了輸出整流管上的電壓尖峰和電壓振蕩，從而省去了吸收電路，可以選擇低壓的整流管，該電路的主要缺點(diǎn)是：

1）在原邊電壓為0 時(shí)，諧振電感被鉗位二極管短路，其電流保持不變，在電感鉗位二極管和開關(guān)管中產(chǎn)生較大的導(dǎo)通損耗；

2）增加了鉗位二極管的電流有效值和關(guān)斷損耗；

3）為了防止直流偏磁，一般采用隔直電容與變壓器或諧振電感串聯(lián)，但隔直電容上的直流分量會(huì)導(dǎo)致變壓器原邊電流或諧振電感電流不對(duì)稱，影響變換器的可靠工作。

上述電路的拓?fù)涓倪M(jìn)，把諧振電感和變壓器互換位置，使鉗位二極管在一個(gè)周期內(nèi)只導(dǎo)通1 次，降低了鉗位二極管有效值，降低了導(dǎo)通損耗，進(jìn)一步提高了變換器效率。

2.3 副邊RCD 鉗位電路拓?fù)?/strong>

圖2 及其改進(jìn)拓?fù)湔呤窃谠吋鱼Q位二極管。另一種方法是在副邊加鉗位電路。圖3就是一改進(jìn)的副邊RCD 鉗位電路拓?fù)?，該電路能有效抑制副邊管的電壓過(guò)沖，同時(shí)導(dǎo)通損耗也較低，主要缺點(diǎn)是吸收電路損耗大，降低了變換器的效率。

2.4 加輔助諧振網(wǎng)絡(luò)電路拓?fù)?/strong>

為了能使全橋變換電路能夠工作在更大的負(fù)載范圍。下面給出了一種新穎的變換器拓?fù)洌ㄈ鐖D4）

在1 圖的基礎(chǔ)上加入一個(gè)輔助諧振網(wǎng)絡(luò)，其拓?fù)渚哂幸韵绿攸c(diǎn)：

1）在任意負(fù)載和輸入電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)

2）占空比丟失減小到近似接近于0

3）電路的電感、電容、二極管的電流、電壓應(yīng)力很小，且與負(fù)載無(wú)關(guān)。

2.5 一種新型的ZVS 變換器拓?fù)浼捌渑缮娐?/strong>

下面給出一種新型的變換器拓?fù)浼捌渑缮娐?。全橋變頻電路（如圖5）

提出了一種解決耗能儲(chǔ)備與輔助電路能量之間矛盾的方法，并給出了其派生電路（如圖6）。

該電路能在寬負(fù)載范圍和輸入電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)ZVS，實(shí)現(xiàn)ZVS 條件所需能量不僅取決于輸入電壓而且取決于負(fù)載，使電路在空載時(shí)也有較大能量實(shí)現(xiàn)ZVS。但該拓?fù)湟肓溯o助電源，電路復(fù)雜程度有所增加。

3. ZVZCS 典型拓?fù)?

以上電路采用的電源開關(guān)器件一般都選擇功率MOSFET，而MOSFET 的導(dǎo)通損耗較大。若采用IGBT 作為開關(guān)器件，可減小開關(guān)損耗，但同時(shí)IGBT 有關(guān)斷拖尾電流，為降低關(guān)斷拖尾電流帶來(lái)的關(guān)斷損耗，就必須在開關(guān)管上并聯(lián)大的吸收電容，這樣，將導(dǎo)致滯后臂難以實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，即降低軟開關(guān)的適用范圍，為了保證超前橋臂臂軟開關(guān)負(fù)載適應(yīng)范圍不變，大的并聯(lián)電容必將增大橋臂開關(guān)管之間的死區(qū)電壓，從而減小拓?fù)涔ぷ鞯淖畲笳伎毡龋虼诉m應(yīng)IGBT 應(yīng)用的零電壓，零電流（ZVZCS PWM）變換器隨之發(fā)展起來(lái)。ZVZCS 的典型拓?fù)溆腥缦聨追N。

3.1 原邊串聯(lián)飽和電感拓?fù)?/strong>

如圖7 所示，變換器拓?fù)涞奶攸c(diǎn)是在原邊串聯(lián)飽和電感，當(dāng)阻斷電容上的電壓使原邊電流復(fù)位到零以后，飽和電感退出飽和，它在一小段時(shí)間內(nèi)將電流鉗在零位，使滯后橋臂開關(guān)實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷但是飽和電感工作在正、負(fù)飽和值之間，而且頻率很高，使得飽和電感的損耗較大。在低輸入電壓時(shí)會(huì)引起較為嚴(yán)重的副邊占空比丟失。

3.2 副邊加有源鉗位電路

在圖8 中，該拓?fù)涞淖儔浩鞲边叢捎糜性聪湮环绞?，在原邊續(xù)流階段，副邊開關(guān)管開通，將鉗位電壓反射到原邊，使原邊電流下降到0。提供零電流條件，該電路能在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓，零電流開關(guān)，丟失的占空比較小，但同時(shí)副邊開關(guān)管工作在硬開關(guān)狀態(tài)，降低了輸出效率。

3.3 副邊加無(wú)源鉗位電路

在圖9 中，副邊采用能量恢復(fù)緩沖。在零狀態(tài)時(shí)，VAB 存儲(chǔ)在阻斷電容上能量傳送給負(fù)載。該拓?fù)涓边厽o(wú)有源開關(guān)，從而降低了變換器的成本和控制的復(fù)雜性，同時(shí)該電路也有較明顯的缺點(diǎn)；零狀態(tài)時(shí)，阻斷電容放電，滯后臂開通后，由于對(duì)阻斷電容的充電，原邊會(huì)產(chǎn)生較大的電流尖峰；超前橋臂較難開通。圖10 原邊電流的復(fù)位方式與圖9 相似，副邊相對(duì)復(fù)雜。

3.4 原邊串聯(lián)二極管電路拓?fù)?/strong>

在圖11 中的變換器引入了兩個(gè)串聯(lián)二極管。該變換器的阻斷電容串聯(lián)在負(fù)載中而不是并聯(lián)在負(fù)載中。當(dāng)超前橋臂開通時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的電流尖峰。在超前橋臂的開關(guān)死區(qū)時(shí)間內(nèi)，儲(chǔ)存在漏感和輸出濾波電感的能量使超前橋臂容易實(shí)現(xiàn)ZVS，可在任意負(fù)載范圍實(shí)現(xiàn)滯后臂的ZCS。但該變換器原邊側(cè)的通態(tài)損耗有所增加，且串聯(lián)的二極管在關(guān)斷時(shí)還會(huì)有一定的反向恢復(fù)電流，引起高頻振蕩。

3.5 副邊加耦合電感電路

在圖12 中，變壓器輔助電路位于二次側(cè)，繞組Ld1 與Ld2 耦合，當(dāng)超前橋臂關(guān)斷時(shí)Ld1 續(xù)流，Ld2 兩端電壓極性變產(chǎn)生變化。當(dāng)副邊電壓下降到一定程度，VD 導(dǎo)通。Ld2 參與續(xù)流，此時(shí)，感應(yīng)電勢(shì)反射到原邊構(gòu)成反向阻斷電壓源使原邊電流ip 迅速下降至零，實(shí)現(xiàn)ZCS。該電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，具有較好的通用性。

4. 結(jié)語(yǔ)

全橋移相電路發(fā)展到現(xiàn)在，出現(xiàn)了眾多的電路拓?fù)?，拓?fù)涞母倪M(jìn)主要基于占空比，二次側(cè)尖峰電流、負(fù)載的適應(yīng)范圍及變換器效率幾個(gè)方面。隨著拓?fù)涞倪M(jìn)一步優(yōu)化，許多問(wèn)題都得到了解決，但各個(gè)拓?fù)湟哺髯源嬖诓蛔阒帯Ｔ趯?shí)際使用的過(guò)程中要綜合考慮各方面因素。針對(duì)側(cè)重點(diǎn)的不同，選取合適的電路拓?fù)洹?