零电压开关不对称半桥DC/DC变换器

3 输出特性分析
由上面工作过程的分析可知，箝位二极管Dg1和Dg2的引入，并没有明显改变变换器的工作特性。其原因有二：其一是通过该箝位二极管的电流很小，其二是它们只在输出整流二极管换流时才起作用，作用时间很短，因此，引入箝位二极管并没有改变变换器的工作特性。该变换器的直流增益q为

式中：Vo′、Io′分别是输出电压、电流折算到原边的值。
由式(1)可见，该变换器的直流增益是谐振电感Lr上平均电压降△V(=4LrfsIo′)和占空比D的函数。输出特性可由图4表示。

4 实验结果
为了验证以上的分析，制作了一台直流输入300~450V，输出54V／6A的不对称半桥实验样机，它的规格和主要参数为：
输入电压 300~450V；
输出电压 50V；
输出电流 0~6A；
工作频率 100kHz；
主开关S1和S2 IRF840；
箝位二极管Dg1和Dg2 MUR860；
整流二极管Dr1和Dr2 30CP0150；
谐振电感Lr 40μH；
变压器的参数 n=50：20：20，Lm=1.2mH，Ls=162μH。
图5(a)是S1正常工作时的vGS1和vDS1波形，S2正常工作时的vGS2和vDS2波形和图5(a)类似，它们都是在电压为零时开通。图5(b)是S1一个周期内承受的电压和流过的电流的波形图，图5(c)是S2一个周期内承受的电压和流过的电流的波形图。由这两图可见S1和S2所有的换流都发生在电压过零时。S2的暂态过程较多，开通过程也更复杂些，所以图5(c)中有较多振荡。

为了验证该电路拓扑的工作特性，将该实验样机与另一台只在输出整流二极管Dr1和Dr2加RCD吸收电路的实验样机进行了比较。RCD吸收电路的参数选择为：电阻为330kΩ／3W，电容为4.7nF／1kV，二极管采用FRl07。图6(a)是只采用RCD吸收电路时输出整流二极管Dr1两端的电压，图6(b)是采用本文所述箝位电路时输出整流二极管Dr1两端的电压。不难看出，图6(a)中Dr1端的电压尖峰达到了250V以上，而采用箝位电路能明显减少输出整流管上的电压尖峰，有利于防止该整流管被击穿。

图7是该变换器在输入电压为350V时，不同负载下的效率曲线。该电路满载时效率可达94％以上，而变压器原边不采用箝位电路，只在输出二极管加RCD吸收电路，效率最多为93.1％。

5 结语
本文介绍了一种变压器原边带箝位电路的不对称半桥直流变换器，对其主开关的开关过程进行了详细分析，制作了一台实验样机，并对该电路与只带RCD吸收电路的样机进行了比较。该电路的特点如下：
1)主开关S1和S2在满负载范围内能实现软开关；
2)输出整流管的电压过冲明显减少．有利于防止该整流管被击穿，同时可以选择耐压稍低的整流管，扩大了选择范围；
3)该电路比只采用RCD吸收电路的效率要高；
4)箝位二极管管Dg1、Dg2以及谐振电感Lr的引入，并没有改变变换器的工作特性。
由于该电路拓扑相对于只采用RCD吸收电路具有如此大的优势，所以，这种拓扑可以进一步推广到其他直流变换器。