改进型全桥移相ZVS-PWMDC/DC变换器

时间：01-23 来源：21IC 点击：

Vin作用下线性上升。此阶段等效电路如图4所示。在这时间段有

vp=Vin （15）

ip=I2＋(t－t1) （16）

此过程可分为以下两种情况。

（1）在死区td结束时，ip(td)≤I1，则在td时刻，原边电流为

ip(td)=I2＋(td－t1) （17）

（2）设在t2时刻（t2<td），ip(t2)=I1，则在时刻t2，这一过程结束。此后保持

ip(t)=I1(t2ttd) （18）

原边通过变压器向副边提供能量。在td时刻，原边电流为

ip(td)=I1 （19）

开关管S4实现零电压开通的条件是在td时刻，开关管S4上电压为零，即vc(td)=0，必须满足

ip(td)≤ILrx(max) （20）

图4

在td时刻，开关管S4开通，由于此时二极管D4处于导通状态，开关管两端的电压被箝位在零，所以开关管S4实现了零电压开通。

1.3 参数设计

由于实际电路中ILrx(max)足够大，谐振过程（t0～t1）很快就完成了。电路实现ZVS的条件可以近似为1）在td2I1时，ILrx(max)td－I1＋Ix（21）2）在td>2I1时，

ILrx(max)≥I1＋Ix （22）

式中：td为死区时间；

Ix为满足在死区时间内完成S3充电，S4放电所需要的最小电流。

Ix=CVin/Ld （23）

可见，只要在

I1(t)=(1/2)[Vin/Llk]ld （24）

时，电路能满足ZVS条件，那么电路在全部负载范围内都能实现ZVS。

根据以上分析，满足滞后臂在全部负载范围都能实现ZVS的条件为

ILrx(max)≥I1(t)＋Ix （25）

则辅助支路电感Lrx为

Lrx≤(VinTs)/8Llrx(max) （26）

假设在整个工作过程中电容Crx电压变化不超过5％输入电压Vin，则有

Crx≥ILrx(max)Ts/(4×5%Vin) （27）

2 实验结果

利用以上分析应用于一48V/6V实验电路，该电路的主要数据为：

1）输入直流电压Vin=48V；

2）输出直流电压Vo=6V；

3）满载输出电流Io(max)=40A；

4）主电路开关频率fs=50kHz；

5）死区时间td=200ns；

6）变压器变比n=10∶2；

7）变压器漏感Llk=2.2μH；

8）主开关管采用IRF530，输出结电容Coss=215pF。

根据以上分析，利用式（23）～式（27），辅助谐振支路的参数为

Lrx=50μH，Crx=5μH

图5，图6及图7是该实验电路滞后臂在开关过程中的开关管电压vDS和驱动电压vGS的实验波形。由图可见，开关管在全部负载范围内实现了零电压开关。

3 结语

本文所讨论的改进型全桥移相ZVSPWMDC/DC变换器不仅保持了全桥移相PWM电路拓扑结构简洁、控制方式简单的优点，而且保证了滞后臂在全负载范围内实现零电压开关。同时，辅助支路是无源的，容易实现且基本上不影响变换器的可靠性。

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