圖1 移向全橋變換器 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖1中，Vin為輸入電壓，S1~S4為功率開關(guān)管，D1~D4分別為S1~S4寄生的反并聯(lián)二極管，C1~C4分別為功率開關(guān)管S1~S4的寄生電容，Lleak為變壓器漏感，ip為流入變壓器一次側(cè)的電流，Lm為變壓器激磁電感，iLm為流過變壓器激磁電感上的電流，T為以N1:N2為變比的變壓器，is為流出變壓器二次側(cè)的電流，Lp為串聯(lián)輔助支路的諧振電感，Cp為串聯(lián)輔助支路的諧振電容，iLp為流過輔助支路的電流，DR1~DR4為整流二極管，Lf為濾波電感，iLf為濾波電感上的電流，Cf為濾波電容，io為輸出電流，Vo為輸出電壓。

在環(huán)流階段變壓器原副邊仍然耦合，LC串聯(lián)輔助支路可以在開關(guān)頻率下呈容性以吸收多余激磁電感電流，流過LC串聯(lián)輔助支路的iLp可等效回原邊與Lm上的電流疊加，總的電流表示為ia。

具體輸入輸出指標(biāo)設(shè)計如下:輸入電壓：Vin = 200 V~300 V；輸出電壓：Vo = 48 V；最大輸出電流：Io_max = 6 A；最小開關(guān)頻率：fmin = 100 kHz。

考慮到開關(guān)管內(nèi)阻和整流二極管電壓降的影響，在最低輸入電壓Vin = 200 V的情況下，移相角α選擇最小值1rad。

當(dāng)計算變壓器的匝數(shù)比n，考慮到整流二極管的壓降，變換器的增益表達(dá)式寫為：

式中，Vd為整流二極管壓降，將α = 1 rad，Vd = 1 V，Vo = 48 V和Vin = 200 V代入上式中，得出出變壓器匝數(shù)比n = 2.59，選取變比為2.5。為確定移相角的范圍，將變比和輸入電壓代入上式可得：

在輸入電壓為200 V和300 V的條件下的移相角α的值分別為1.18 rad和1.83rad，因此，最終將移相角的變化范圍確定為1.18 rad ≤ α ≤ 1.83 rad。根據(jù)第一個式子可確定不同輸入電壓下的移相角，如圖2所示。

圖2 不同輸入電壓Vin下的α的值

移相全橋變換器的工作模式可以根據(jù)濾波電感電流是否連續(xù)分為電流連續(xù)模式（CCM），和電流斷續(xù)模式（DCM）。通過設(shè)置變換器的連續(xù)電流模式和斷續(xù)電流模式的邊界，可以確定輸出濾波器電感的值。濾波電感Lf的峰峰值紋波電流ΔILf如下式所示。

式中，ΔILf為濾波電感的電流ILf的紋波，ILf _avg = Io = 6 A。取輸出濾波電感的電流ILf最大紋波為最大輸出電流Io的10%，則當(dāng)輸出電流為最大電流的5%時，輸出濾波電感電流為連續(xù)模式；輸出電流最大值Io_max為6 A，則濾波電感的電流的紋波ΔILf為0.6 A，再將Vo = 48 V，fs = 100 kHz，α = 1.83 rad和ΔILf代入上式，可以計算出濾波器電感的最小值Lf_min。得出Lf_min = 233 μH。為了便于設(shè)計，最終選取Lf = 260 μH，在這種情況下，ΔILf = 0.54 A。

輸出濾波電容的大小由下式計算：

設(shè)計的變換器希望具有較小的峰峰值電壓紋波，選取紋波為5 mV。將ΔILf _max = 0.54 A，fs = 100 kHz和ΔVo= 5 mV代入式(3.5)，計算出輸出濾波電容Cf為270 μF，這里我們最終選擇濾波電感大小為310 μF，根據(jù)上式可知，此時輸出電壓紋波ΔVo = 4.35 mV。