移相全桥zvs pwm变换器比较
两种新型移相全桥ZVS-PWM变换器拓扑的比较
两种新型移相全桥ZVS-PWM变换器拓扑的比较
移相全桥ZVS-PWM变换器是一种高效率、高可靠性的DC-
DC变换器，其拓扑结构复杂，但是具有很好的电路性能和电
气参数。在实际应用中，有多种不同的移相全桥ZVS-PWM
变换器拓扑可供选择。
本篇文章将比较两种新型移相全桥ZVS-PWM变换器拓扑，
分别是基于全桥拓扑的变换器和基于三电平全桥拓扑的变换器。
1. 基于全桥拓扑的变换器
基于全桥拓扑的移相全桥ZVS-PWM变换器是最常用的拓扑
结构。该拓扑结构具有轻松实现基本ZVS动作的优点，无需
使用任何复杂的电路，而且具有较好的成本和设计灵活性。在实际应用中，基于全桥拓扑的变换器通常需要使用一些辅助电路，以解决谐振现象。
优点：
①电路操作简单，易于实现。
②交流侧的损耗较小。
③实现高功率密度。
缺点：
①输出电压受交流电源电压的波动影响较大。
②峰值应力程度较高。
2. 基于三电平全桥拓扑的变换器
基于三电平全桥拓扑的移相全桥ZVS-PWM变换器是近年来发展较快的一种拓扑结构。该拓扑结构下，采用更多的功率器件以及更加复杂的电路拓扑，在谐振问题的处理方面具有重要的优势。目前该拓扑结构在风能、太阳能等领域得到了广泛应用。
优点：
①基本消耗无谐振的电路，减小了电路的开关损耗。
②输出电压呈三级结构，可轻松实现多种电压调节方式。
缺点：
①开关器件数目增加，造成电路设计和控制难度大。
②在高频控制时可能造成比较强的谐振噪声。
综上所述，两种新型移相全桥ZVS-PWM变换器拓扑各有优缺点，在选择时应根据实际应用需求进行评估。虽然基于三电平全桥拓扑的移相全桥ZVS-PWM变换器在谐振问题上更加优越，但其电路复杂度和控制难度也更大，适用于高要求的应
第十章-软开关技术2——移相控制ZVS-PWM-DC-DC全桥变换器
1 1 2 2 2 Lr I 2 ClagVin CTRVin 2 2
1.增加励磁电流
2.增大谐振电感
3.副边占空比的丢失 副边占空比的丢失是PS ZVS PWM全桥变换器的一个重要现象。 所谓副边占空比丢失，就是副边占空比DS 小于原边的占空比 DP 。 产生副边占空比丢失的原因是：存在原边电流从正向（或负向）变化到负 向（或正向）负载电流的时间，这部分时间与二分之一开关周期的比值 就是副边的占空比丢失 Dloss，即 D t25
1.开关模态0 Q1和 Q4导通。原边 在 t 0 时刻， 电流 i p 流经Q1，谐振电感 Lr 和变压器原边绕组以及 Q4 。 DR 2截止，原 整流管DR1导通， 边给负载供电。
2.开关模态1 在 t 0 时刻关断Q1，原边电流 i p 从 Q1中转移到到 C3和 C1 支路中，给 C1充电，同时 C3被放电。 电容 C1 的电压从零开始线性上升 电容 C3 的电压从 Vin开始线性下降 Q1是零电压关断。
到 t 4 时刻，原边电流从 I p (t3 )下降到 零，二极管 D2和 D3自然关断。 持续时间为： t L I (t ) / V
移相控制的ZVSPWMDC_DC全桥变换器的占空比丢失研究
小，Dloss 越大。 显然 Dloss 的产生使次级占空 比 减 小 了 ，为 了 在 负 载 上 得
到所要求的输出电压，就必须采取一些相应的措施。
3 适用的占空比改善措施
3.1 为了减小占空比的丢失，提高次级有效占空比，可以采 用 串 联 饱 和电感替代谐振电感 Lr。 3.2 在移 相 控 制 的 ZVS PWM DC/DC 全 桥 变 换 器 的 滞 后 桥 臂 中 加 入 辅助网络。 具体电路结构和其工作原理可参阅相关资料[1-4]。 3.3 采用 FB ZVZCS PWM 逆变电路，即超前桥臂实现 ZVS，滞后桥臂
{ System.exit(0); } }); } }科
● 【参考文献】
［1］张小波,程子聪,宋晖.Java 程序设计教程.冶金工业出版社,2006,3. ［2］王路群.Java 高级程序设计.中国水利水电出版社,2006,8.
移相全桥ZVS及ZVZCS拓扑结构分析
移相全桥ZVS及ZVZCS拓扑结构分析
鲁雄飞
河海大学电气工程学院，南京（210098）
E-mail：luxiongfei@
摘要：总结了基于零电压及零电压零电流全桥PWM技术的各种典型拓扑，比较分析了其拓扑结构及各自的特点。在不同的应用场合，我们应该根据其特点选择合适的拓扑结构。关键词：变换器；PWM；零电压开关；零电压零电流开关；
中图分类号：TTP
1.引言
移相控制方式是控制型软开关技术在全开关PWM拓扑的两态开关模式（通态和断态）通过控制方法变为三态开关工作模式（通态断态和续流态），在续流态中实现开关管的软开关。全桥移相ZVS-PWM DC/DC变换拓扑自出现以来，得到了广泛应用，其有如下优点：○1充分利用电路中的寄生参数（开关管的输出寄生电容和高频变压器的漏感，实现有源开关器件的零电压开关）
○2功率拓扑结构简单
○3功率半导体器体的低电压应力和电流应力
○4频率固定
○5移相控制电路简单
全桥移相电路具有以上优点，但也依然存在如下缺点：
○1占空比丢失
○2变压器原边串联电感和副边整流二极管寄生电容振荡
○3拓扑只能在轻载到满载的负载范围内，实现零电压软开关
目前该拓扑的研究及成果主要集中在以下方面
○1减小副边二极管上的电压振荡
○2减少拓扑占空比丢失
○3增大拓扑零电压软开关的负载适应范围[1]
○4循环电流的减小和系统通态损耗的降低[2]
2.典型的zvs电路拓扑
2.1原边串联电感电路
为了实现滞后桥臂的零电压，一般在原边串联电感（如图1所示）。增大变压器漏感，以增加用来对开关输出电容放电能量。该电路具有较大的循环能量，变换器的导通损耗较大，且增大了占空比的丢失。
新型无源辅助电路ZVS-PWM移相全桥变换器研究
１ 引 言
移相 全桥 变换 器通 过 移相控 制 方式 实 现 了所 有 开关 管 的零 电压 开 关 （Ｖ ）提 高 了整 机 效 率和 功 ＺＳ，
率密 度 ， 因此广 泛 应 用 于 中 、 大功 率 场 合 】 。然 而 。 由于 轻载 时储 存在 变压 器漏 感 中 的能量 不 足 ，无法 抽去 滞后 桥臂 开关 管 的并 联 电容或 结 电容 以及 变 压
周 成 军 ， 少 军 谢
（ 京 航 空航 天 大 学 ， 苏 南 京 南 江 ２０ １） １０ ６
摘要 ： 研究 了一种采用新颖无源辅助 电路的 Ｚ ＳＰ Ｖ —ＷＭ 移相 全桥 变换 器。该变换器 能在 宽负载范 围内实现所有
移相全桥ZVS PWM DC／DC变换器的仿真分析
移相全桥ＺＶＳＰＷＭＤＣ／ＤＣ变换器的仿真分析
作者：龙泽彪施博文
来源：《消费导刊·理论版》2008年第17期
[摘要]本文首先在研究硬开关的缺陷上，提出软开关技术。对移相控制ZVS PWM DC/DC 变换器的工作原理进行分析研究的基础上，使用PSpice9.2计算机仿真软件对变换器的主电路进行仿真和分析，验证该新型DC/DC变换器的拓扑结构设计的正确性和可行性。
[关键词]软开关 DC/DC ZVS 移相控制 PSpice9.2
作者简介：龙泽彪（1985-），男，湖北仙桃人，贵州大学电气工程学院在读硕士研究生，研究方向：异步电机控制；施博文（1985-），男，贵州大学电气工程学院在读硕士研究生，研究方向：电力电子与电气传动。
一、引言
随着新型电力电子器件以及适用于更高频率的电路拓扑和新型控制技术的不断出现，开关电源朝着小型化、高效化、低成本、低电磁干扰、高可靠性、模块化、智能化的方向发展。硬开关DC/DC变换器在电流连续工作模式下会遇到严重的问题，这一般都与有源开关器件的体内寄生二极管有关，其关断过程中的反向恢复电流产生的电流尖峰对开关器件有极大的危害。本文在对DC/DC变换器的基本工作原理进行分析、研究的基础上，对已经出现的软开关
DC/DC变换器拓扑结构进行分析研究，提出的一种新型的DC/DC变换器的拓扑结构，并进行深入的研究。
二、移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器的工作原理
移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器（Phase-Shifted zero-voltage-switching PWM
基于SPWPM的移相全桥高频链逆变器研究
1 引言
目前，dc/ac逆变电源已经在很多领域得到了广泛的应用，尤其在新能源的开发和利用中，如光伏发电、风力发电、燃料电池发电等场合，dc/ac变换器更是不可或缺。传统的逆变技术虽然成熟可靠，应用广泛，但是存在体积大，笨重，音频噪声大等缺点[1]。高频链逆变技术[2,3]利用高频变压器替代传统逆变器中的工频变压器，克服了上述缺点，显著的提高了逆变器的性能，有利于电力电子设备的小型化和轻量化，是当今电力电子技术领域的研究热点之一。
高频链逆变技术的关键问题在于如何通过开关管的高频切换来产生正确的正弦脉冲以及实现周波变换器的安全换流。现有的实现方案较多，相对而言，spwpm[4,5]技术有突出的优点，它将高频链和spwm调制技术有机的结合在一起，因而中间变换环节少，结构简单，整体变换效率和功率密度高。本文所提出的高频链逆变器的方案为dc/ac/ac两级功率变换结构，采用移相全桥桥式结构作为主电路拓扑，使用tms320f240 dsp芯片来产生spwpm数字化控制信号。该方案思路清晰，实现过程简单灵活。
2 主电路拓扑与工作原理
单极性移相全桥桥式高频链逆变器的主电路拓扑见图1。该结构由高频逆变桥、高频变压器、周波变换器和输出滤波器等部分组成。由于采用dc/ac/ac两级功率变换结构，电路拓扑简洁紧凑，功率密度高，同时具有高频电气隔离，双向功率流动等特点，适用于高压输出、中大功率变换场合。
图1 单极性移相全桥桥式高频链逆变器主电路拓扑
该电路基本工作原理如下：直流电源ud经过移相全桥高频逆变，进行spwpm调制，输出高频的双极性三态的spwpm脉冲，经由高频变压器进行电气隔离和电能传输，通过周波变换器高频解调后得到单极性spwm波，由lc低通滤波，得到所需要的正弦交流输出电压供给负载使用。
ZVS移相全桥变换器的原理与设计
ZVS移相全桥变换器的原理与设计
摘要：介绍移相全桥ZVS变换器的原理，并用UC3875控制器研制成功3kW移相全桥零电压高频通信开关电源。
关键词：移相全桥零电流开关零电压开关准谐振
The Principle and Design of Phase shifted Full bridge Zero voltage Convertor
Abstract： The paper introduces the principle of phase shifted full bridge zero
voltage switching convertor.A 3kw full bridge ZVS convertor was developed us ing UC3875 controller.
Keywords: Phase shifted full bridge, ZCS, ZVS, Quasi resonance
中图法分类号：TN86文献标识码：A文章编号：02192713(2000)1157203
1引言
传统的全桥PWM变换器适用于输出低电压(例如5V)、大功率(例如1kW)的情况，以及电源电压和负载电流变化大的场合。其特点是开关频率固定，便于控制。为了提高变换器的功率密度，减少单位输出功率的体积和重量，需要将开关频率提高到1MHz级水平。为避免开关过程中的损耗随频率增加而急剧上升，在移相控制技术的基础上，利用功率MOS管的输出电容和输出变压器的漏电感作为谐振元件，使全桥PWM变换器四个开关管依次在零电压下导通，实现恒频软开关，这种技术称为ZVS零电压准谐振技术。由于减少了开关过程损耗，可保证整个变换器总体效率达90％以上，我们以Unitrode公司UC3875为控制芯片研制了零电压准谐振高频开关电源样机。本文就研制过程，研制中出现的问题及其改进进行论述。
一种新型移相全桥ZVZCS PWM变换器拓扑
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第 ９卷第 ７期
２ Ｏ 年 ７月 Ｏ６
奄 濠箍 石阉
Ｐ ０Ｗ Ｅ Ｓ Ｐ Ｙ Ｉ ＨＮ０Ｌ Ｒ ＵＰ Ｌ ＥＣ ０ＧＩ Ｓ ＡＮＤ Ｐ Ｉ Ｔ ０ＮＳ Ｅ ＡＰ Ｌ ＣＡ １
机车车辆充电机用移相全桥ZVSPWM变换器的设计
２０
机车车辆充电机用移相全桥 ＺＶＳ ＰＷＭ 变换器的设计
２／２０１０
６００ （Ｖ 兼容直流７５０ Ｖ）、直流１ ５００ Ｖ；输出电压有直流 １１０ Ｖ、直流３３０ Ｖ、直流６００ Ｖ；输出功率从５ ｋＷ、１２ ｋＷ、 ２５ ｋＷ 至６０ ｋＷ 不等。上述产品在体积、重量、噪声等指 标方面较相控整流或不控整流的控制电源（充电机）都 有很大提高，但因受开关频率的限制，进一步提高的空 间有限，因此需采用软开关技术的高频变换。
变压器二次侧整流方式分为３ 种：全桥整流、全波
（ａ ）全桥整流
（ｂ ）全波整流
（ｃ ）倍流整流
图 １ 几种二次侧整流电路
Ｆｉｇ． １ Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｉｄｅ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔｓ
对于大电流输出来说，由于受器件限制，一般把肖 特基二极管并联使用，但需考虑它们之间的均流问题。 由于肖特基二极管是负温度系数的器件，二极管直接 并联方式的均流效果极差，输出电流将受到很大限制。 为克服直接并联方式的不足，使输出整流管能实现自
Abstract: To increase power density of the charger for the traditional rolling-stock, switching frequency and efficiency must be improved. Therefore, a soft-switching technique is adopted to reduce the switching loss of power device. It is introduced a zero-voltage-switching (ZVS) PWM full-bridge converter with current-doubler-rectifier (CDR) and clamping diode, which is applied on the charger of rolling-stock with insolated high- frequency transformer as a key component. The advantages are as follows: it can realize ZVS by output filter inductor and resonant inductor in a wide load range; voltage spike and oscillation on the secondary side rectifier diodes can be eliminated effectively by clamping diodes; and the design of transformer and output filter inductance is optimized by CDR. The operation principle of the converter is analyzed in detail, moreover, the simulation analysis is made by Saber and experimental verification is carried out from a engineering prototype with DC 540 V input and DC 28 V/400 A output.
12kW移相全桥PWM变换器的设计
电力电子技术
ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
第４０卷第４期２００６年８月Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．４Ａｕｇｕｓｔ，２００６
１
引言
现代化生产的发展和工业的进步对电力能源的
需求量越来越大，大量更高功率等级的发电厂和变电所（站）正在修建，在数量上和功率等级上对电力操作电源提出了更多的需求［１］。常用的电力操作电源都是采用模块并联技术，以提供大的输出电流。操作电源容量的增大，输出电流的增加都需要更多的小输出电流模块并联，这既增加了成本，增大了体积，也降低了系统的可靠性。更大输出电流的电力操作电源模块可克服小功率模块的上述缺点。
移相全桥零电压开关（ＺＶＳ）电路，以其开关损耗小，逆变器效率高，实现简单，工作可靠等优点，广泛用于大功率开关电源中［２］。本文采用移相全桥零电压ＰＷＭ变换器技术研制了一台电力操作电源，其最高输出电压为３００Ｖ，最大输出电流为４０Ａ，具有良好的动态性能和稳态性能。
２移相全桥ＺＶＳＰＷＭ电路的原理
图１示出移相全桥ＺＶＳＰＷＭ变换器的主电
路。图２示出其主要工作波形。仅需在全桥电路上增加一个谐振电感Ｌｒ或利用变压器漏感，便可通过Ｌｒ与功率开关管输出电容Ｃｉ（ｉ＝１，２，３，４）的谐振，在电感储能释放过程中，使Ｃｉ上的电压ｕＣｉ逐步下降到零，而使功率开关管体内的寄生二极管ＶＤｉ开通，从
而使电路中４个开关器件实现零电压开通或零电流关断。通过改变对角线上开关管驱动信号之间的相位差来改变占空比，
以达到控制输出电压的目的［３］。
３
系统结构图
图
３示出操作电源系统结构。选用全桥电路作
为主电路，模拟控制，移相控制方式，采用电流内环
移相ZVS-PWM全桥变换器综述
移相ZVS-PWM全桥变换器概述
摘要:移相ZVS-PWM DC/DC全桥变换器巧妙利用变压器漏感和开关管的结电容来完成谐振过程，使开关管实现零电压开关(ZVS)，从而减少了开关损耗。重点简述了该类变换器的基本原理，介绍了几种常见的拓扑，并简要地分析了它们的优缺点，最后指出了其发展方向。
关键词:移相全桥变换器零电压开关（ZVS）
Overview of Phase Shift ZVS-PWM Full Bridge Converter
Abstract:Phase shift PWM DC/DC full bridge converter completing resonance procedure through leakage inductance of the transformer and junction capacitor of switch. It can make the switch achieve ZVS, decreasing the switching loss and interference .This paper describes the basi c principle of the converter, introduce several common topology, some common topologies as well as their advantages and drawbacks are discussed and analyzed. Finally it points out the development direction of the Converter.
移相控制全桥ZVS—PWM变换器研究与
移相控制全桥ZVS—PWM变换器的分析与设计
2007年12月21日社区交流
关键字： LM317电源瞬时波动基准电压真音频功放焊机电源SVC控制系统
0 引言
上世纪60年代开始起步的DC／DC PWM功率变换技术出现了很大的发展。但由于其通常采用调频稳压控制方式，使得软开关的范围受到限制，且其设计复杂，不利于输出滤波器的优化设计。因此，在上世纪80年代初，文献提出了移相控制和谐振变换器相结合的思想，开关频率固定，仅调节开关之间的相角，就可以实现稳压，这样很好地解决了单纯谐振变换器调频控制的缺点。本文选择了全桥移相控制ZVS-PWM谐振电路拓扑，在分析了电路原理和各工作模态的基础上，设计了输出功率为200W的DC／DC变换器。
1 电路原理和各工作模态分析
1．1 电路原理
图1所示为移相控制全桥ZVS—PWM谐振变换器电路拓扑。Vin为输入直流电压。Si (i=1．2．3，4>为第i个参数相同的功率MOS开关管。Di和Gi(i=l，2，3，4>为相应的体二极管和输出结电容，功率开关管的输出结电容和输出变压器的漏电感Lr作为谐振元件，使4个开关管依次在零电压下导通，实现恒频软开关。S1和S3构成超前臂，S2和S4构成滞后臂。为了防止桥臂直通短路，S1和S3，S2和S4之间人为地加入了死区时间△t，它是根据开通延时和关断不延时原则来设置同一桥臂死区时间。S1和S4，S2和S3之间的驱动信号存在移相角α，通过调节α角的大小，可调节输出电压的大小，实现稳压控制。Lf和Cf构成倒L型低通滤波电路。
图2为全桥零电压开关PWM变换器在一个开关周期内4个主开关管的驱动信号、两桥臂中点电压VAB、变压器副边电压V0以及变压器原边下面对电路各工作模态进行分
48V_30A移相全桥ZVS DC_DC 变换器的设计
17.1uH
10
470uF
Q3FQA10N80C
Q4 Q1
Q2
FQA10N80C
DSEl2x61-06C
330-400V
53.7m H
DSEl2x61-06C
FQA10N80C
FQA10N80C
控制及驱动电路原理图：
PC817
VIN RAMP CLK SOFTS FREQSET DSET A-B DSET C-D
UC3875
VREF CS+
VC
OUTC
OUTB
OUTA OUTD
COMP
EA- EA+
SLOPE
PGND
GND
C205
C206
RT U out
CS+
R206
R202
R203
R205
Rs
R204
R201
C201
C203
C204RTD1RTD2
C202CR Css CTD1CTD2
CT VIN
T1
T2
Rg
Rg Rg Rg
D202
D207
D204
D208
D201
D205
D206
D203
VC
VC
G G S G G
S
电路各参数计算：
一：高频变压器设计：
（1）.选择铁氧体材料的磁芯，设η=90%，其工作磁场强度取B m =0.12T ，电流密度取J =350 cm A 2
/，
k
=0.4。
视在功率P T （全波结构时）: )21
(0+=η
P P T 。
k
J B f P AP
S
T 0
m 4
410
⨯=
代人参数得：AP =5.4 cm 4
考虑到磁芯的温升及工作频率，取EE 型磁芯65x32x27(mm)，则AP=30.7625（cm 4
），Ae=535（mm 2
），Aw=575（mm 2
）。具体参数如下表：
（2）.为了防止共同导通，取占空比D max =O.4，初级绕组匝数： N 1
== A B f D
9种移相全桥ZVZCSDCDC变换器
摘要:概述了9种移相全桥ZVZCSDC/DC变换器,简要介绍了各种电路拓扑的工作原理,并对比了优缺点,以供大家参考.
关键词:移相控制;零电压零电流开关;全桥变换器
1概述
所谓ZVZCS,就是超前桥臂实现零电压导通和关断,滞后桥臂实现零电流导通和关断.ZVZCS方案可以解决ZVS方案的故有缺陷,即可以大幅度降低电路内部的循环能量,提高变换效率,减小副边占空比丢失,提高最大占空比,而且其最大软开关范围不受输入电压和负载的影响.
滞后桥臂零电流开关是通过在原边电压过零期间使原边电流复位来实现的.即当原边电流减小到零后,不允许其继续反方向增长.原边电流复位目前主要有以下几种方法:
1)利用超前桥臂开关管的反向雪崩击穿,使储存在变压器漏感中的能量完全消耗在超前桥臂的IGBT中,为滞后桥臂提供零电流开关的条件;
2)在变压器原边使用隔直电容和饱和电感,在原边电压过零期间,将隔直电容上的电压作为反向阻断电压源,使原边电流复位,为滞后桥臂开关管提供零电流开关的条件;
3)在变压器副边整流器输出端并联电容,在原边电压过零期间,将副边电容上的电压反射到原边作为反向阻断电压源,使原边电流迅速复位,为滞后桥臂开关管提供零电流开关的条件.
2电路拓扑
根据原边电流复位方式的不同,下面列举几种目前常见的移相全桥ZVZCSPWMDC/DC拓扑结构,以供大家参考.
1)NhoE.C.电路如图1所示[1].该电路是最基本的移相全桥ZVZCS变换器,它的驱动信号采用有限双极性控制,从而实现超前桥臂的零电压和滞后桥臂的零电流开关.这种拓扑结构的缺陷是L1k要折衷选择,L1k太小,在负载电流很小时,超前桥臂不能实现零电压开关;L1k太大,又限制了iL1k的变化速度,从而限制了变换器开关频率的提高.变换器给负载供电方式是电流源形式,电感L1k电流交流变化,输入电流脉动很大,要求滤波电
移相ZVS-PWM全桥变换器综述
移相ZVS-PWM全桥变换器综述
移相ZVS-PWM全桥变换器概述
摘要:移相ZVS-PWM DC/DC全桥变换器巧妙利用变压器漏感和开关管的结电容来完成谐振过程，使开关管实现零电压开关(ZVS)，从而减少了开关损耗。重点简述了该类变换器的基本原理，介绍了几种常见的拓扑，并简要地分析了它们的优缺点，最后指出了其发展方向。
关键词:移相全桥变换器零电压开关（ZVS）
Overview of Phase Shift ZVS-PWM Full Bridge Converter
Abstract:Phase shift PWM DC/DC full bridge converter completing resonance procedure through leakage inductance of the transformer and junction capacitor of switch. It can make the switch achieve ZVS, decreasing the switching loss and interference .This paper describes the basi c principle of the converter, introduce several common topology, some common topologies as well as their advantages and drawbacks are discussed and analyzed. Finally it points out the development direction of the Converter.
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13
基本移相控制变换器工作过程： 12种工作模式（7）
Q1 Vin Q3 D3 D1
A
C1
Q2
D2
B
C2
Q1 Q4 I1
Q3 Q2 I2
Q1 Q4
C3
Q4
D4
C4
ip vAB
Llk DR 1
Lf RL
0
Cf
v in v in
DR 2 TR (g) [t 5 , t 6]
v rect 0 t0 t1 t2 t3 t4 t5 V in/ K t6 t7 t8 t9t 10t11 t 12t 13
8
基本移相控制变换器工作过程： 12种工作模式（2）
Q1 Vin Q3 D3 D1
A
C1
Q2
D2
B
D4
C2
Q1 Q4 I1
Q3 Q2 I2
Q1 Q4
C 3
Q4
C 4
ip vAB
Llk DR1
Lf
0
Cf RL
vin v in
DR 2 TR (b) [t 0 , t1]
v rect 0 t0 t1 t2 t3 t4 t5 V in/ K t6 t7 t8 t9t 10t11 t 12t 13
3
基本电压型全桥变换电路
Q1 Vin D1 Q2 D2
v AB
Vin Vin
Vin / K
Vin / K
+
A
Q3 D3
B
Q4 Tr DR1 DR2 D4
c
Lf Cf D Rld
v sec
vCD
Vin / K DVin / K
+
-
Vo
Vo
0
Ton Ts / 2
Vin直流输入电压；Q1&D1~Q4&D4 构成变换器两个桥臂； Tr高频变压器； DR1，DR2输出整流二极管
12
基本移相控制变换器工作过程： 12种工作模式（6）
Q1
Q1 Vin Q3 D1
Q3 Q2 I2
Q1 Q4
A
C1
Q2
D2
B
C2
D3
C3
Q4
D4
C4
ip vAB
Q4 I1
Llk DR 1
Lf RL
0
Cf
vin v in
DR 2 TR (f) [t 4 t 5] ,
v rect 0 t0 t1 t2 t3 t4 t5 V in/ K t6 t7 t8 t9t 10t11 t 12t 13
16
占空比丢失
所谓副边占空比丢失，就是副边的占空比DS小于原 边的占空比DP，即DS<DP，其差值就是副边占空比丢 失Dloss=DP-DS。 后果： 1.为得到同样的输出电压，变压器匝比必须减小 2.增加了原方导通损耗和付方整流桥的电压应力 3. 付方整流桥的寄生振荡变得更加严重
17
利用饱和谐振电感减 少占空比丢失（B）
I1
I2
DR2 TR
S2
v in v in
v rect 0 t 1 t2 t3 t4 t5 V in/ K t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12
19
利用输出电感能量实现 宽范围ZVS（D）
Q1 Q3 Q2
S2 S1
Q1 Q4
Q1 Vin Q3
D1
A
C1
Q2 Q4
D2 D4
B
C2
Q4
D3 C3
14
超前桥臂实现ZVS
超前桥臂容易实现ZVS，输出滤波电感Lf 与谐振电感Lr串联，此时用来实现ZVS的 能量是Lf和Lr中的能量。一般来说，Lf 很大，在超前桥臂开关过程中，其电流 近似不变，等效于一恒流源。为了实现 超前桥臂的零电压开通，必须使Q1和Q3驱 动信号的死区时间满足以下关系：
Vin (C1 C3 ) 4 NCoss Vin Td ( lead ) Ip I zvs
11
基本移相控制变换器工作过程： 12种工作模式（5）
Q1
Q1 Vin Q3 D1
Q3 Q2 I2
Q1 Q4
A
C1
Q2
D2
B
C2
D3
C3
Q4
D4
C4
ip vAB
Q4 I1
Llk DR 1
Lf RL
0
Cf
vin v in
DR 2 TR (e) [t 3 , t 4]
v rect 0 t0 t1 t2 t3 t4 t5 V in/ K t6 t7 t8 t9t 10t11 t 12t 13
22
The End Thanks
23
7
基本移相控制变换器工作过程： 12种工作模式（1）
Q1
Q1 Vin Q3
Q3 Q2 I2
Q1 Q4
A
D1
C1
Q2
D2
B
D4
C2
D3
C 3
Q4
C4
ip vAB
Q4 I1
Llk DR1
L f RL
0
Cf
vin v in
DR 2 TR (a) t 0
v rect 0 t0 t1 t2 t3 t4 t5 V in/ K t6 t7 t8 t9t 10t11 t 12t 13
C4
I1
Llk Lm
Lf S 1 DR1 Vr Cf
ip
I2
RL v AB
0
v in v in
S2 TR
DR2
v rect 0 t 1 t2 t3 t4t5 V in/ K t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12
20
ZVS-PWM 全桥变换器特征总结
21
选择拓扑的观点与建议
基本的FB-ZVS-PWM变换器不适合宽范围ZVS 的应用；其他三种ZVS技术通过减少占空比丢 失、减小付方寄生振荡能提高电路性能；而且 方案C和D能够实现付方可控，因而适合于多输 出变换器的应用。 在中小功率场合，功率器件选择MOSFET,采用 ZVS方式即可；在高压、大功率场合，功率器 件选择IGBT，采用ZVZCS方式为宜。
15
滞后桥臂实现ZVS
需要串联谐振的电感储能大于谐振电容的储 2 能： I zvs 4 2 1 Coss Vin 2 ( Lr Llk ) N 3 滞后桥臂的输出电容以谐振的方式充，放电， 死区时间可以估计为谐振周期的1/4周期。
Td ( lag ) 4 NCossVin Lr (C2 C4 ) 2 3 I zvs
10
基本移相控制变换器工作过程： 12种工作模式（4）
Q1 V in Q3
A
D1
C1
Q2
D2
Q1
Q3 Q2 I2
Q1 Q4
B
C2
D3
C3
Q4
D4
C4
ip vAB
Q4 I1
Llk DR 1
Lf RL
0
Cf
vin v in
DR 2 TR (d) [t 2 , t 3]
v rect 0 t0 t1 t2 t3 t4 t5 V in/ K t6 t7 t8 t9t 10t11 t 12t 13
L
Lr0
linear inductor saturable inductor
I
18
利用变压器激磁电感实现 满载范围ZVS（C）
Q1 Q3 Q2
S2 S1
Q1 Q4
Q1 Vin Q 3
D1
A
C1
Q2 Q4
D2 D4
B
C2
Q4
D3 C3
C4
Llk Lm
Lf DR1 S1 Vr Cf RL
ip vAB 0
6
基本移相控制FB-ZVS-PWM变 换器（A）
优点： 取消了Snubber电路； 未增加额外元器件； 利用电路中的寄生参数，如变压器漏感和开关管 结电容谐振，创造软开关条件，提高整机效率； 减小体积和重量。 缺点：全桥内电路有自循环能量，影响变换器效率； 副方存在占空比丢失，最大占空比利用不充分； 副方有寄生振荡，导致副方整流管电压应力较高； 滞后桥臂实现ZVS范围受负载和电源电压的影响。
4
Lf输出滤波电感； Cf滤波电容； Rld 负载
控制方式比较-双极性控制方式
Q1 Q3 Q2 Q4
斜对角线开关管为一组， 同时导通或者同时截止。 调节占空比来调节输出 电压大小 开关管工作在硬开关状 态，开关频率难以提高
5
控制方式比较-移相控制方式
Q1 Q3 Q2 Q4
每个桥臂两个开关管 180度互补导通 两个桥臂导通之间相差 一个相位，即移相角 通过调节移相角调节输 出电压
移相全桥ZVS PWM变换器 比较分析
山特SMR RD 许俊云
1
内容提要
DC/DC变换器应用于开关电源 基本移相控制FB-ZVS（Zero-VoltageSwitching）-PWM变换器 三种改进型移相全桥ZVS拓扑介绍 总结
2
DC/DC变换器应用于开关电源
开关电源小型化的要求，需不断提高开关电源的工作 频率，增加了开关损耗，因而，降低开关损耗的软开 关技术得到迅速发展。 Buck、Boost、Buck/Boost、Forward和Flyback等单管 构成的变换器一般应用在中、小功率场合；双管变换 器Push-Pull, 双管Forward，软开关较难实现；而在中 大功率场合，一般采用全桥变换器，且有专门芯片实 现软开关控制。
9
基本移相控制变换器工作过程： 12种工作模式（3）
Q1 Vin Q3
A
D1
C1
Q2
D2
B
C2
Q1 Q4 I1
Q3 Q2 I2
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Q1 Q4
D3
C3
Q4
D4
C4
ip
Llk DR 1 Cf RL Lf
vAB 0
vin v in
DR2 TR (c) [t 1 , t 2]
v rect 0 t0 t1 t2 t3 t4 t5 V in/ K t6 t7 t8 t9t 10t11 t 12t 13
Q1 Q3 Q2 Q1 Q4
Q1 Vin Q3
D1 D3
A
C1
Q2 Q4
D2 D4
B
C2
ip vAB Q4 I1 I2
C3
C4
Llk
Ls DR1 Lm DR2 TR
Lf Cf RL
0
v in v in
v rect 0 V in/ K t 1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12