移相全橋ZVZCSDC/DC變換器綜述

摘要：概述了9種移相全橋ZVZCSDC/DC變換器，簡要介紹了各種電路拓撲的工作原理，并對比了優(yōu)缺點，以供大家參考。

    關(guān)鍵詞：移相控制；零電壓零電流開關(guān)；全橋變換器

1概述

所謂ZVZCS，就是超前橋臂實現(xiàn)零電壓導(dǎo)通和關(guān)斷，滯后橋臂實現(xiàn)零電流導(dǎo)通和關(guān)斷。ZVZCS方案可以解決ZVS方案的故有缺陷，即可以大幅度降低電路內(nèi)部的循環(huán)能量，提高變換效率，減小副邊占空比丟失，提高最大占空比，而且其最大軟開關(guān)范圍不受輸入電壓和負載的影響。

圖1 

    滯后橋臂零電流開關(guān)是通過在原邊電壓過零期間使原邊電流復(fù)位來實現(xiàn)的。即當(dāng)原邊電流減小到零后，不允許其繼續(xù)反方向增長。原邊電流復(fù)位目前主要有以下幾種方法：

1）利用超前橋臂開關(guān)管的反向雪崩擊穿，使儲存在變壓器漏感中的能量完全消耗在超前橋臂的IGBT中，為滯后橋臂提供零電流開關(guān)的條件；

圖2 

    2）在變壓器原邊使用隔直電容和飽和電感，在原邊電壓過零期間，將隔直電容上的電壓作為反向阻斷電壓源，使原邊電流復(fù)位，為滯后橋臂開關(guān)管提供零電流開關(guān)的條件；

3）在變壓器副邊整流器輸出端并聯(lián)電容，在原邊電壓過零期間，將副邊電容上的電壓反射到原邊作為反向阻斷電壓源，使原邊電流迅速復(fù)位，為滯后橋臂開關(guān)管提供零電流開關(guān)的條件。

圖3

2 電路拓撲

根據(jù)原邊電流復(fù)位方式的不同，下面列舉幾種目前常見的移相全橋ZVZCSPWMDC/DC拓撲結(jié)構(gòu)，以供大家參考。

圖4

    1）NhoE.C.電路如圖1所示[1]。該電路是最基本的移相全橋ZVZCS變換器，它的驅(qū)動信號采用有限雙極性控制，從而實現(xiàn)超前橋臂的零電壓和滯后橋臂的零電流開關(guān)。這種拓撲結(jié)構(gòu)的缺陷是L1k要折衷選擇，L1k太小，在負載電流很小時，超前橋臂不能實現(xiàn)零電壓開關(guān)；L1k太大，又限制了iL1k的變化速度，從而限制了變換器開關(guān)頻率的提高。變換器給負載供電方式是電流源形式，電感L1k電流交流變化，輸入電流脈動很大，要求濾波電容很大。該電路可以工作在電流臨界連續(xù)狀態(tài)，但必須采用頻率控制，不利于濾波器的優(yōu)化設(shè)計。

圖5

    2）ChenK.電路如圖2所示[2][3]。該電路超前橋臂并聯(lián)有串聯(lián)的電感和電容。電感L1和L2很小，不影響開關(guān)管的ZVS，但有兩個好處：一是限制振蕩的電流峰值；二是在負載很小，開關(guān)管不能實現(xiàn)ZVS時，限制開關(guān)管的開通電流尖峰。該拓撲結(jié)構(gòu)利用IGBT的反向擊穿特性，解決了滯后橋臂IGBT關(guān)斷時的電流拖尾問題，可以提高IGBT的開關(guān)頻率，而且在負載很小時也能實現(xiàn)零電流開關(guān)。但是，這個電路也付出了代價，漏感L1k中的能量L1kip2/2和ip反向時漏感L1k中的能量全部消耗在反向擊穿的IGBT中。

圖6

    3）原邊加隔直電容和飽和電感的FB-ZVZCS-PWM變換器如圖3[4]所示。它在基本的移相全橋變換器的基礎(chǔ)上增加了一個飽和電感Ls，并在主電路上增加了一個阻擋電容Cb，阻擋電容Cb與飽和電感Ls適當(dāng)配合，能使滯后橋臂上的主開關(guān)管實現(xiàn)零電流開關(guān)。在原邊電壓過零階段，飽和電感工作在線

[1] [2] [3] 

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