推挽正激软开关电路的实现与比较

　　　 （6）
　　为保证软开关的实现，须满足：

　　　　　　　　　　　（7）
　　△t为谐振电容至

放电至

的时间，

为辅管开通到主管关断时间

=t5-t3。
　　由此可得出：

　　　　　 （8）
　　与此同时，当辅管关断时，Cr上的电压要能放至零,保证辅管实现零电压/零电流关断。放电时间（即辅管导通时间为Tf）：

　　　　　　　　（9）
　　且

　　　　　　　　　（10）
　　则得：

　（11）
　　又因为由公式（4）可知：

　　　　　　　　 （12）
　　且

　　　　　　　　（13）
　　　

　　　　　　　　 （14）
　　通常取

　　　　　　　　（15）
　　当D=Dmax时式（11）有最小值。
　　综上可以得到谐振电容的选取公式：

（16）
　　其中：

是最大负载电流，

是最大输出功率，

是主管开关频率，

是输出额定电压。

的调节范围为：
　　　　[0，

]
　　根据谐振电容上的电荷平衡，可得

　（17）
　　当为临界工作模式时，将（2）式代入上式，可得：

满足式（10）。
　　①I0过小即轻载时，假设Tf、Cr不变由（9）（10）可知：当

时，电容电压不能放至零。
　　②Cr太大，I0一定时，为满足式（17）Tf就要延长

时，电容电压也不能放至零，辅管失去ZCZVS关断的条件。

4.4　谐振电感的选取

　　由分析可知：工作在临界状态时，确定谐振电容值Cr和△Tf后，Lr就由（2）式决定。在此种方式下谐振环流、损耗最小，且辅管为ZCZVS关断。

4.5　谐振网络各自的特点

　　A、谐振网络（a）构成的ZCS方案：
　　拓扑简洁，但由于变压器副边漏感较小，副边整流桥的电流应力较大，从而导致原边电流在主功率管导通时有一电流上冲，电流应力大；电压应力为2KVin，造成的损耗较大。
　　B、 谐振网络（b）构成的ZCT方案：
　　拓扑较简洁，Lr实现了可调，与ZCS不同的是它有两种谐振工作模式。根据4.2中的结论，使谐振网络工作在临界谐振模式时，谐振回路的环流大大减小，使得变压器原副边电流在主功率管导通时上升平缓，导通时的电流应力大为减小；但电压应力没有得到改善。
　　C、谐振网络（C）构成的辅助绕组方案：
与(a)(b)相比，它的优势在于可以通过改变变压器匝比，调节谐振参数来达到减小电压应力和电流应力的目的。降低了变压器原边电流，整流管的电压、电流应力，但新增加的辅助整流桥却带来了较大的损耗，拓扑也比较复杂。

5　实验结果

　　根据以上分析设计了三套软开关谐振网络并研制了一台24—30V输入/76V输出的1KW原理样机。主管S1、S2：IXFK180N10；辅管Sa：IRFP460LC；主变压器：双EE42磁心（K=4，n=3）；整流管：DSEI30-06A。谐振网络参数均设计在两种谐振模式临界条件下。（表1给出了各方案下的谐振参数与性能指标）图3给出了ZCT方案、27V输入下的实验波形。从实验波形可看出：谐振电感电流较小，有效值不到1A,辅管为ZCZVS关断；图4为三种不同谐振网络拓扑结构下的效率对比曲线：在ZCS下，谐振网络的损耗较大，而ZCT和辅助绕组方案下，谐振网络损耗较小；采用ZCT方案特别是在满载情况下效率要比ZCS方案来得高；而辅助绕组方案元器件较多，电路复杂，寄生参数较多，同时又增加了变压器的铜耗，实验效率较低。

表2 不同谐振网络软开关电路拓扑性能参数表

图3　ZCT临界谐振工作模式下的实验波形

图4　27V输入不同谐振网络软开关电路效率对比曲线

6　结论

　　通过理论分析、实验验证可以得出如下结论：
　　1、ZCS方案实质上是ZCT方案在TrTs下的一个特殊情形；
　　2、当谐振网络参数满足两种谐振模式的临界条件时，谐振环流，谐振网络损耗较小，辅管为容性开通，ZCZVS关断；
　　3、综合三种谐振网络分析、实验对比可以发现： ZCT方案较具有吸引力，其拓扑简洁，实现容易且满载下效率较高，为91.47%。

参考文献

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[6]张方华，王慧贞，严仰光，新颖正激推挽电路的研究及工程实现[J].南京航空航天大学学报，2002，34（5）：451～455