一種新型電流型移相全橋軟開(kāi)關(guān)變換器的設計
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
0 引言
開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢是高頻、高功率密度、高效率、模塊化以及低的電磁干擾(EMI)等，但傳統的硬開(kāi)關(guān)變換器不僅存在嚴重的電磁干擾(EMI)，而且功率管的開(kāi)關(guān)損耗限制了開(kāi)關(guān)頻率的提高，軟開(kāi)關(guān)應運而生。目前實(shí)現軟開(kāi)關(guān)主要有兩種方法：一為零電壓(ZVS)開(kāi)關(guān)，另一種為零電流(ZCS)開(kāi)關(guān)。
全橋DC／DC變換器廣泛應用于中大功率的場(chǎng)合。根據其輸入端為電容或者是電感，全橋變換器可分為電流型和電壓型兩種。過(guò)去的數十年問(wèn)，電壓型全橋變換器的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)得到深入研究。而電流型卻沒(méi)有得到足夠的重視。事實(shí)上，電流型變換器具有很多的優(yōu)點(diǎn)。最顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)之一是在多路輸出的應用場(chǎng)合中，它相當于將濾波電感放置于變壓器的原邊，因而整個(gè)電路僅需要這一個(gè)電感。
本文提出了一個(gè)采用移相控制的新型電流型全橋變換器，引入輔助電路來(lái)幫助兩個(gè)上管實(shí)現零電壓工作，利用變換器的寄生參數(變壓器的漏感)來(lái)實(shí)現兩個(gè)下管零電流工作。分析了它的工作原理以及實(shí)現軟開(kāi)關(guān)的條件，并最終在Pspice仿真中驗證了理論的正確性。
1 工作原理
圖l所示為本人所提出的電流型移相控制PWM DC／DC全橋變換器。Lin為輸入電感，Llk為變壓器的漏感，CS1、CS2是和兩個(gè)上管VT1、VT2并聯(lián)的電容，VTa1、VTa2是輔助開(kāi)關(guān)，Lrl、Lr2是諧振電感。
該變換器一個(gè)周期內共有十個(gè)開(kāi)關(guān)模態(tài)，為了便于分析，我們作如下假設：
a．所有電感、電容、開(kāi)關(guān)管和變壓器均為理想器件。
b．輸入電感Lin足夠大，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，輸入電流Iin基本上可視為不變。
c．輸出電容Co足夠大，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，輸出電壓Uo基本上可視為不變；
d．輸入電感Lin遠大于諧振電感Llk.
e. 特征阻抗
諧振角頻率
為變壓器的變化。
各主要變量波形如圖2所示，各開(kāi)關(guān)模態(tài)的等效電路如圖3所示。
1)開(kāi)關(guān)模態(tài)l[t0～t1]
t0時(shí)刻以前，原邊電流通過(guò)主開(kāi)關(guān)管VT2和VT4，負載由輸出電容供電，如圖3(a)所示。t1時(shí)刻，輔助開(kāi)關(guān)管VTa1打開(kāi)，CS2和Lr1開(kāi)始諧振，如圖3(b)所示，諧振電容電壓的表達式為(初始電壓為UCSl)：
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