移相桥滞后桥臂实现零点压关断困难的解决方法综述

图 4　一种新的并联谐振网络的零电压开关的移相全桥

　　[3]中也提出了并联谐振网络的方法，如图4所示。该方法不像前面那样与滞后桥臂两管并联，而是并联在两个桥臂的下管上，这样需调整一下控制方法，其控制策略如图5所示：S2,S4的开通时间长为DTsw/2,而S1,S3的开通时间为（1-D）Tsw/2，占空比的调节不需要移相，只要调整S2,S4的驱动信号的宽度就可以实现。由于S1,S3的开通处于能量传送过程，其并联电容上的电荷能够在他们开通前由原边漏感电流和副边耦合过来的电流抽掉，他们能够实现零电压开通，但S2,S4处于换流阶段，存储在漏感上的电流不足以使S4或S2的并联电容的电压降到零，这样需要借助谐振电路。在S2（S4）导通前，打开谐振开关Sa1（Sa2），在谐振电感上建立谐振电流，当S1（S3）关断时，就可以参与桥臂并联电容的冲放电。这样电路中的四个开关管可以全部实现零电压开通。在该电路中，谐振支路与主开关管并联，可以实现任意较宽负载的零电压开关。由于可以减少漏感，从而减少了占空比的损失。有源辅助电路种类的增加，使得选择最合适的电路使设计达到要求成为可能。

图 5 新的并联谐振网络的零电压开关的移相全桥控制策略


5．一种全新的PWM-ZVS-FB变换器

　　上面电路都有一个共同的缺点，在轻载时实现零电压开关比较困难，并且增加了两个谐振开关，使得控制电路变得非常复杂，[4]中提出了一种全新的PWM-ZVS-FB变换器。左桥臂是滞后桥臂，右桥臂是超前桥臂，由左桥臂和左边两个电容（两个电容很大，可以看成是两个电压源）、变压器1构成一个半桥拓扑结构，左右桥臂和变压器2构成一个全桥拓扑结构，左桥臂上下的导通时间为半个周期（死区时间忽略不计）。通过调节右桥臂与左桥臂开通和关断信号的相位，从而实现电压的调节。其滞后桥臂零电压开关主要通过变压器1和变压器2的励磁电流来实现。为减少丢失的占空比，将两个变压器的漏感取得比较小，变压器1上的励磁电流波形如图8所示，因此变压器1的励磁电流的增大不会引起占空臂的丢失，而变压器2的励磁电流波形如图9所示，它的增大会引起开关得到通损耗增加。为了降低占孔比损失，避免引起过多的开通损耗，将变压器1的励磁电流取得比较大，将变压器2的励磁电流和两变压器的漏感取得比较小。同时由于输出电压等于变压器1和变压器2 的副边电压值和，当两个变压器副边电压和变为零时，开关

上的电压已抽走了一部分，在原边被副变钳位后，因此

上的电压是

，而是低于

，所以要实现滞后桥臂开关管的零电压开通更加容易。由理想波形图图7分析可看出，由于两个变压器的同时传送能量，该电路的输出电压的纹波也很小，这样输出滤波电感可以设计得很小，减少设计成本和变换器的体积。

　　该拓扑结构在没有增加任何开关管的情况下，成功实现零电压开关，而且由于变压器1的存在，使得零电压开关可以在轻载的时候实现。同时又使输出的性能得到改善。


6．结论

　　传统移相桥通常用于大功率的开关电源中，其滞后桥臂开关管难以实现零电压开通制约着它的应用，为更好的改善滞后桥臂的开通条件，真正实现零电压开通，许多技术和拓扑被提出。本文通过对传统的移相PWM-ZVS-FB变换器的特点及问题进行分析，并对最近出现的实现全桥零电压开关的解决方法进行详细的分析，并比较了它们的优缺点。这几个方法和拓扑都大大改善了滞后桥臂的开通条件，特别是最后的那种方法不但实现了零电压开关，还改善了输出滤波条件，值得我们进行更深入的研究。


参考文献：
　　
[1] 阮新波，严仰光，直流开关电源的软开关技术 科学出版社 2000年

[2] Cho, J.G.; Sabate, J.A.; Lee, F.C “Novel full bridge zero-voltage-transition PWM DC-DC converter for high power applications”　APEC '94. Conference Proceedings 1994., Ninth Annual　IEEE, 13-17 Feb 1994 Page(s): 143 -149 vol.1

[3] Moschopoulos, G.; Jain, P.A “PWM full-bridge converter with load independent soft-switching capability” APEC 2000. Fifteenth Annual IEEE , Volume: 1 , 2000 Page(s): 79 -85 vol.1

[4] Ayyanar, R.; Mohan, N.“Power Electronics Novel soft-switching DC-DC converter with full ZVS-range and reduced filter requirement. I. Regulated-output applications” IEEE Transactions on , Volume: 16 Issue: 2 , Mar 2001 Page(s): 184 -192