移相全桥拓扑原理分析

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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，适用于高要求的应用场景。

而基于全桥拓扑的移相全桥ZVS-PWM变换器则相对简单易用，更适用于低功率应用。

数据分析是一种通过数学和统计学方法对数据进行分析和解释，以准确判断数据的意义和价值的方法。

在实际工作中，数据分析在市场调研、销售预测、风险管理、财务报表分析等领域都发挥着重要作用。

移相全桥变换器工作原理

移相全桥变换器工作原理
嘿，朋友！今天咱来聊聊移相全桥变换器工作原理，这可真是个超有意思的东西呢！你知道吗，移相全桥变换器就像是一个神奇的魔法盒子。

比如说啊，就像你打开一个礼物盒，里面有着各种奇妙的机关和结构。

移相全桥变换器它主要是由四个开关管组成的哦！这四个开关管就像是四个小伙伴，它们相互配合，共同完成任务。

比如说，当一个开关管打开的时候，另一个开关管可能就关闭了，它们就这么有规律地工作着。

这不就像咱们和朋友一起合作完成一件事嘛！
然后呢，通过控制这些开关管的导通时间和顺序，就能实现电能的转换啦！哎呀呀，是不是很厉害呢？就好像你要搭积木搭出一个漂亮的城堡，得一块一块有顺序地放才行。

在这个过程中，还有一个很关键的东西，那就是移相角。

移相角就如同给这些开关管们设定了一个节奏一样。

比如说在一场舞蹈中，每个舞者都要跟随音乐的节奏来舞动，而移相角就是那个指挥节奏的“音乐”呀！
嘿，你想想看，如果这些开关管没有按照正确的节奏来工作，那不就乱套啦？就像跳舞的时候大家乱跳一气，那可不行呀！
而且哦，移相全桥变换器的优点可不少呢！它效率高啊，能让能源得到更好的利用，这不就是在为咱们节省资源嘛！它还很稳定可靠，就像一个值得信赖的好朋友一样。

总之呀，移相全桥变换器工作原理真的太有趣、太重要啦！它在我们的生活中发挥着很大的作用呢，从各种电子设备到大型的电力系统，都有它的身影。

所以说呀，可别小看了这个看似神秘的家伙哦！它可真是个了不起的小能手！。

移相全桥电路工作原理

移相全桥电路工作原理是电容一通电,电路就给电容充电,一开始瞬间充电的电流为最大值,电压趋于0,随着电容充电量增加,电流渐而变小,电压渐而增加,至电容充电结束时,电容充电电流趋于0,电容端电压为电路的最大值,这样就完成了一个充电周期,如果取电容的端电压作为输出,即可得到一个滞后于电流90度的称移相电压。

移相电路就是驱动波形的相位向前或向后移动它的角度，利用相位的漂移来进行你的设备，达到你的目的。

比如全桥移相电源控制技术，就是利用移相来控制输出电压的高低，利用相位的相角来调节变压的磁通密度。

改变输出电压的高低。

移相全桥软开关工作原理解析

ZVZCS移相全桥软开关工作原理(1) 主电路拓扑本设计采用ZVZCS PWM移相全桥变换器，采用增加辅助电路的方法复位变压器原边电流，实现了超前桥臂的零电压开关(ZVS)和滞后桥臂的零电流开关(ZCS)。

电路拓扑如图3.6所示。

图3.6 全桥ZVZCS电路拓扑当1S、4S导通时，电源对变压器初级绕组正向充电，将能量提供给负载，同时，输出端钳位电容Cc充电。

当关断1S时，电源对1C充电，2C通过变压器初级绕组放电。

由于1C的存在，1S为零电压关断，此时变压器漏感k L和输出滤波电感o L串联，共同提供能量，由于Cc的存在使得变压器副边电压下降速度比原边慢，导致电位差并产生感应电动势作用于k L，加速了2C的放电，为2S的零电压开通提供条件。

当Cc放电完全后，整流二极管全部导通续流，在续流期间原边电流已复位，此时关段4S，开通3S，由于漏感k L两边电流不能突变，所以4S为零电流关断，3S为零电流开通。

(2) 主电路工作过程分析[7]半个周期内将全桥变换器的工作状态分为8种模式。

①模式1S、4S导通，电源对变压器初级绕组正向充电，将能量提供给负载，同时，输出端箝1位电容Cc充电。

输出滤波电感o L与漏感k L相比较大，视为恒流源，主电路简化图及等效电路图如图3.7所示。

图3.7 模式1主电路简化图及等效电路图由上图可以得到如下方程：p Cc os kdI V V V L n n dt=++ (3-3) p c o I nI nI += (3-4)Ccc cdV I C dt=- (3-5) 由(3-3)式得：2p Cckd I dV nL dt dt=- (3-6) 将(3-6)式代入(3-5)式得：22p c c kd I I nC L dt = (3-7)将(3-7)式代入(3-4)式得：222p p c ko d I I n C L nI dt+= (3-8)解微分方程：222p p oc kc kd I I I nC L dt n C L +=(3-9) 其初始条件为：(0)0Cc t V ==；(0)0c t I == （3-10）代入方程解得：()sin s o p o k V V nI t t nI L ωω-=+ (3-11) ()sin p s o c o k I V V nI t I t n nL ωω-=-=-(3-12)()()(1cos )Cc s o V t nV V t ω=-- (3-13)（其中ω=）② 模式2当cos 1t ω=-时，()Cc V t 达到最大值，此时sin 0t ω=，()0c I t =，()p o I t nI =；二极管c D 关断，输出侧电流流经1D 、o L 、o C 、L R 、4D 和次级绕组，简化电路如图3.8所示。

移相全桥的原理与设计简介

2.谐振电感：
根据负载条件来选择电感量,理论计算误差较大。一般情况下，半载时，使滞后桥臂工作于 ZVS，作为谐振电感感量选取的判定条件。需计算负载突变、输出短路等状态下的磁感应强度，避免进入饱和状态。这里选用绕线0.1*100*3，磁芯为EER2834, 9匝，感量8～10uH。测得其磁感应强度如下：Bmax＝L×Ip÷(N×Ae)
五．应用中出现的问题：
• 1.高温下，风扇全速转，其启动冲击电流过大，使供电VCC出现较大幅值的跌落，最低下跌到9.24V，如下图所示：
而全桥芯片UCC3895的最大关断电压为 9.8V，芯片重启，使输出出现异常。芯片 VCC的启动门限规格如下：
具体参考附件：
六.参考资料
• 1.《直流开关电源的软开关技术》； • 2. UCC3895 ,Datasheet； • 3. E472电源评估报告。
移相全桥的原理与设计简介
目录
• • • • • • 一移相全桥原理简述二控制芯片UCC3895简介三器件应力分析四磁性器件设计五应用中出现的问题六参考资料
简要叙述了移相全桥的工作原理、控制芯片的主要功能，主要在于分析功率器件的应力、磁性器件设计、应用实例等，力求直观、言之有物，对移相全桥拓扑及其外围电路有一定的感性认识。一．移相全桥原理简述：移相控制零电压开关PWM DC/DC全桥变换器（Phase-shifted zero-voltage-switching pwm dc/dc full-bridge converter,PS ZVS FB Converter）利用原边串联谐振电感和功率管的寄生电容来实现开关管的零电压开关，其电路结构如下：
每个桥臂的两个功率管成180度互补导通，为避免出现共态导通现象，电路中会增加适当的死区时间。每个功率管的导通时间固定，而两个桥臂的导通角相差一个相位，即移相角，通过调节移相角的大小，来控制占空比，从而调节输出电压。可参考如下波形：

全桥及推挽拓扑分析

全桥及推挽拓扑分析全桥拓扑是一种电力变压器，它将直流输入转换为交流输出。

它由四个开关管组成，通常使用MOSFET或IGBT器件。

其中两个开关管一次性开启，另外两个一同关闭，然后反相操作重复此过程，从而在输出端产生交流波形。

全桥拓扑的一个重要优点是能够产生双向流动的电流，即可以将直流输入转换为交流输出，也可以将交流输入转换为直流输出。

推挽拓扑是一种电力变换器，它将交流输入转换为直流输出。

它由两个互补的开关管组成，分别称为NPN和PNP晶体管。

当NPN晶体管导通时，PNP晶体管关闭，并且反之亦然。

通过交替地控制这两个开关管，可以将交流输入转换为直流输出。

推挽拓扑的一个重要优点是输出端电压的稳定性，它能够产生平滑的直流输出。

为了更好地理解全桥和推挽拓扑的工作原理和特点，可以进行以下分析：1. 工作原理：全桥拓扑的工作原理是通过交替控制四个开关管的导通状态，将直流输入转换为交流输出。

当开关管A和开关管B导通时，输入电压从Vdc正极通过开关管A、负载和开关管B到达Vdc负极。

当开关管C和开关管D导通时，输入电压从Vdc负极通过开关管C、负载和开关管D到达Vdc正极。

通过这种方式，可以在输出端产生交流波形。

推挽拓扑的工作原理是通过交替控制NPN和PNP晶体管的导通状态，将交流输入转换为直流输出。

2.开关过程：全桥拓扑中，当一个开关管导通时，另一个开关管关闭，这样可以避免导通路径短路。

开关过程需要精确控制，以确保正常的电流流动和输出波形质量。

推挽拓扑中，NPN和PNP晶体管交替导通，确保输出端电压的稳定性。

3.效率：全桥拓扑的效率较低，因为在开关过程中会存在较大的功耗损耗。

推挽拓扑的效率较高，因为输出端电流流动的路径相对简单，功耗损耗较小。

4.输出电压：全桥拓扑可以产生较高的输出电压，因为通过串联各个开关管可以将输入电压叠加。

推挽拓扑的输出电压较低，通常在输入电压的范围内变换。

总的来说，全桥和推挽拓扑是一种常用的电力变换方式，它们在直流至交流和交流至直流的变换过程中发挥重要作用。

UCC28950移相全桥设计的指南

UCC28950移相全桥设计指南一，拓扑结构及工作原理(1) 主电路拓扑本设计采用ZVZCS PWM移相全桥变换器，采用增加辅助电路的方法复位变压器原边电流，实现了超前桥臂的零电压开关(ZVS)和滞后桥臂的零电流开关(ZCS)。

电路拓扑如图3.6所示。

图3.6 全桥ZVZCS电路拓扑当1S、4S导通时，电源对变压器初级绕组正向充电，将能量提供给负载，同时，输出端钳位电容Cc充电。

当关断1S时，电源对1CC通过变压器初级绕组放电。

由于1C的存在，1S为零电压关断，此时变压器漏感k L和输出滤波电感o L串联，共同提供能量，由于充电，2Cc的存在使得变压器副边电压下降速度比原边慢，导致电位差并产生感应电动势作用于k L，加速了2C的放电，为2S的零电压开通提供条件。

(2) 主电路工作过程分析[7]半个周期内将全桥变换器的工作状态分为8种模式。

①模式1图1 模式1主电路简化图及等效电路图②模式2图2 模式2简化电路图③模式3图3模式3简化电路图④模式4图4模式4主电路简化图及等效电路图⑤模式5图5模式5 主电路简化图及等效电路图⑥模式6图6 模式6主电路简化图及等效电路图⑦模式7图7模式7主电路简化电路图⑧模式8图8 模式8主电路简化电路图二，关键问题1：滞后臂较难实现ZVS原因：滞后臂谐振的时候，次级绕组短路被钳位，所以副边电感无法反射到原边参加谐振，导致谐振的能量只能由谐振电感提供，如果能量不够，就会出现无法将滞后臂管子并联的谐振电容电压谐振到0V.解决方法：①、增大励磁电流。

但会增大器件与变压器损耗。

②、增大谐振电感。

但会造成副边占空比丢失更严重。

③、增加辅助谐振网络。

但会增加成本与体积。

2，副边占空比的丢失原因：移相全桥的原边电流存在着一个剧烈的换流过程，此时原边电流不足以提供副边的负载电流，因此副边电感就会导通另一个二极管续流，即副边处于近似短路状态；Dloss 与谐振电感量大小以及负载RL 大小成正比，与输入电压大小成反比。

通信电源DC-DC变换器的移相全桥电路分析

通信电源DC-DC变换器的移相全桥电路分析通信电源DC/DC变换器的移相全桥电路分析本文针对通信电源中DC/DC变换器的移相全桥主电路进行了分析及研究，并提出了采用改进型倍流整流移相全桥电路，来克服传统ZVS PWM全桥变换器存在的一些问题。

1 集中供电方式通信电源系统为了保证稳定、可靠、安全供电，通信电源系统可采用集中供电、分散供电、混合供电或一体化供电方式。

其中集中供电方式通信电源系统的组成框图如图1 所示。

图1 集中供电通信电源系统示意图目前，国内外通信电源仍然大都采用模拟和数字相结合的控制方式，大量应用数字化技术的还主要是保护和监控电路以及与系统的通信，完成电源的起动、输入与输出的过、欠压保护，输出的过流与短路保护及过热保护等，通过特定的界面电路，也能完成与系统间的通信与显示，但PWM 部分仍然采用专门的模拟芯片。

如中兴和华为目前还是采用传统的模拟技术，艾默生已有部分产品采用了全数字的控制，但其EMC、环路稳定性等问题还有待于改善。

本文针对通信电源的特点及现状，采用倍流整流的移相全桥变换器作为主电路，进行了关键参数的计算，并设计出样机进行分析仿真结果。

2 改进型倍流整流移相全桥变换器关键参数设计倍流整流主电路结构如所图2 示。

该电路由全桥逆变和倍流整流电路组成，根据负载大小的不同，该电路可工作在断续和连续模式，在断续状态下，副边二极管自然换流，没有反向恢复引起的电压尖峰，也没有占空比丢失的情况发生，但占空比较小，效率较低。

图2 倍流整流主电路在连续模式下(如图3 所示)，要从实现副边整流二极管的自然换流以及实现滞后管ZVS 两个方面着手。

而实现这两点的关键在于阻断电容和输出滤波电感的优化设计。

图3 电路连续模式波形图下面对这两个元件的选择作出分析。

2.1 阻断电容设计阻断电容上的电压使得原边电流在零电平时快速下降，所以副边整流二极管在副边电压为零阶段能换流结束，从而避免了二极管的反向恢复问题，并且二极管换流结束后，由于二极管的自然阻断能力，电感上的电流反向后可以流经副边，从而折射回原边给滞后管提供能量实现ZVS。

三电平移相全桥拓扑-概述说明以及解释

三电平移相全桥拓扑-概述说明以及解释1. 引言1.1 概述随着电力系统的不断发展和电子技术的快速进步，电力变换和传输技术也在不断更新和改变。

在现代电力系统中，为了满足能源转换和传输的高效性和可靠性要求，采用了多种不同的拓扑结构。

其中，三电平移相全桥拓扑是一种重要且常用的拓扑结构。

三电平移相全桥拓扑是一种用于电力变换的拓扑结构，其设计旨在提高能源转换的效率和可靠性。

它是由三个电平移相全桥电路组成，每个电路中包含有多个功率开关器件和能量存储元件。

通过合理控制这些功率开关器件的开关状态，三电平移相全桥可以实现对输入电源的变换和控制，进而将能量传输到所需的负载上。

与传统的单电平全桥拓扑相比，三电平移相全桥拓扑具有许多优势。

首先，它可以提供更高的功率密度和更低的电压应力，减小了功率开关器件的损耗和热度。

其次，三电平移相全桥拓扑可以降低电磁干扰和谐波失真，提高电力系统的稳定性和可靠性。

此外，借助现代功率电子器件的快速开关特性，它还能够实现高频谐振和轻负载工作，进一步提高了系统的效率和性能。

在本文中，我们将深入探讨三电平移相全桥拓扑的关键原理和工作机制。

我们将介绍其基本结构和工作模式，并重点讨论其优点和在电力系统中的应用。

此外，我们还将讨论相关的控制策略和技术，以及三电平移相全桥拓扑的未来发展方向。

通过对这些内容的全面分析和研究，我们可以更好地理解三电平移相全桥拓扑在电力变换和传输中的重要性和价值，为电力系统的设计和优化提供参考和指导。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构是指整篇文章的组织和布局方式，为读者提供了一个清晰的阅读指南。

本文将按照以下结构组织：1. 引言：介绍三电平移相全桥拓扑的背景和重要性，并概述本文的主要内容。

2. 正文：深入讲解三电平移相全桥拓扑的相关要点，包括以下内容：2.1 三电平移相全桥拓扑要点1：详细介绍该拓扑结构的原理、特点和工作原理。

包括对拓扑结构中的各个组成部分（如IGBT、二极管等）的功能和作用进行阐述。

移相全桥软开关工作原理解析

电路拓扑如图3.6所示。

图3.6 全桥ZVZCS电路拓扑当1S、4S导通时，电源对变压器初级绕组正向充电，将能量提供给负载，同时，输出端钳位电容Cc充电。

当关断1S时，电源对1C充电，2C通过变压器初级绕组放电。

(2) 主电路工作过程分析[7]半个周期内将全桥变换器的工作状态分为8种模式。

①模式1S、4S导通，电源对变压器初级绕组正向充电，将能量提供给负载，同时，输出端箝1位电容Cc充电。

输出滤波电感o L与漏感k L相比较大，视为恒流源，主电路简化图及等效电路图如图3.7所示。

移相全桥的原理及设计

移相全桥的原理及设计移相全桥是一种常见的电子电路，它广泛应用于交流电路的相位移动和频率变换中。

本文将介绍移相全桥的原理和设计。

1.原理移相全桥通过改变输入信号的相位，将信号的频率从一个频带转换到另一个频带。

它由四个二极管和四个电容器组成，分别被称为D1、D2、C1和C2、移相全桥的基本原理是利用电容器和二极管的非线性特性，将输入信号的相位转换为输出信号的相位。

当输入信号的频率为f1时，移相全桥将其转换为f2的信号输出。

2.设计步骤1：选择元器件选择适当的二极管和电容器是移相全桥设计的第一步。

为了确保稳定的输出，二极管和电容器应具有较低的漏电流和电容器值。

步骤2：确定频率范围根据设计要求确定输入和输出信号的频率范围。

这将有助于选择适当的二极管和电容器，并确定所需的电容器值。

步骤3：计算电容器值根据所需的频率范围和移相全桥的工作原理，计算所需的电容器值。

通常，电容器值可以使用以下公式计算：C=1/(2πfR)其中C为电容器值，f为所需频率，R为电阻。

步骤4：确定电阻值根据所需的电容器值和移相全桥的工作原理，确定所需的电阻值。

电阻值可以使用以下公式计算：R=1/(2πfC)其中R为电阻值，f为所需频率，C为电容器值。

步骤5：布局和连接电路根据设计要求，在电路板上布局和连接移相全桥电路。

确保电容器和二极管正确连接并连接到适当的地线和电源。

步骤6：测试和优化在连接移相全桥电路之前，进行测试以确保输出满足设计要求。

如果输出不正确，则进行调整和优化，例如更改电容器或二极管的数值。

在实际应用中，移相全桥可以用于音频频率的变换，相位控制和交流电路的频率调整等。

由于其简单但有效的原理和设计，移相全桥在电子电路中得到广泛应用。

总结：移相全桥通过改变输入信号的相位，将信号的频率从一个频带转换到另一个频带。

它由四个二极管和四个电容器组成，并利用电容器和二极管的非线性特性实现相位转换。

移相全桥的设计包括选择元器件、确定频率范围、计算电容器值、确定电阻值、布局和连接电路以及测试和优化等步骤。

一文看懂移相全桥的原理及设计

⼀⽂看懂移相全桥的原理及设计移相全桥简介移相全桥（Phase-ShiftingFull-BridgeConverter，简称PSFB），利⽤功率器件的结电容与变压器的漏感作为谐振元件，使全桥电源的4个开关管依次在零电压下导通（ZerovoltageSwitching，简称ZVS），来实现恒频软开关，提升电源的整体效率与EMI性能，当然还可以提⾼电源的功率密度。

上图是移相全桥的拓扑图，各个元件的意义如下： Vin：输⼊的直流电源 T1-T4：4个主开关管，⼀般是MOSFET或IGBT T1，T2称为超前臂开关管，T3，T4称为滞后臂开关管 C1-C4：4个开关管的寄⽣电容或外加谐振电容 D1-D4：4个开关管的寄⽣⼆极管或外加续流⼆极管 VD1，VD2：电源次级⾼频整流⼆极管 TR：移相全桥电源变压器 Lp：变压器原边绕组电感量 Ls1，Ls2：变压器副边电感量 Lr：变压器原边漏感或原边漏感与外加电感的和 Lf：移相全桥电源次级输出续流电感 Cf：移相全桥电源次级输出电容 RL：移相全桥电源次级负载移相全桥⼯作模态因为是做理论分析，所以要将⼀些器件的特性理想化，具体如下： 1、假设所有的开关管为理想元件，开通与关断不存在延迟，导通电阻⽆穷⼩；开关管的体⼆极管或者外部的⼆极管也为理想元件，其开通与关断不存在延迟，正向压降为0。

2、所有的电感，电容都为理想元件，不存在寄⽣参数，变压器也为理想变压器，不存在漏感与分布参数的影响，励磁电感⽆穷⼤，励磁电流可以忽略，谐振电感是外加的。

3、超前桥臂与滞后的谐振电容都相等，即C1=C2=Clead，C3=C4=Clag。

次级续流电感通过匝⽐折算到初级的电感量LS`远远⼤于谐振电感的感量Lr即LS=Lr*n2》Lr。

PSFB⼀个周期可以分为12中⼯作模态，其中正负半周期是对应的关系，只不过改变的是电流在桥臂上的流向，下⾯我们⾸先来分析这12个⼯作模态的情况，揭开移相全桥的神秘⾯纱。

移相全桥软开关工作原理解析

ZVZＣS移相全桥软开关工作原理(1) 主电路拓扑本设计采用ZVZCS PＷM移相全桥变换器,采用增加辅助电路得方法复位变压器原边电流,实现了超前桥臂得零电压开关(ＺVS)与滞后桥臂得零电流开关(ZCS）。

电路拓扑如图3、６所示。

图3、6 全桥ＺVＺCS电路拓扑当、导通时,电源对变压器初级绕组正向充电，将能量提供给负载,同时,输出端钳位电容充电。

当关断时,电源对充电,通过变压器初级绕组放电。

由于得存在,为零电压关断,此时变压器漏感与输出滤波电感串联,共同提供能量,由于得存在使得变压器副边电压下降速度比原边慢,导致电位差并产生感应电动势作用于,加速了得放电,为得零电压开通提供条件。

当放电完全后,整流二极管全部导通续流,在续流期间原边电流已复位,此时关段,开通，由于漏感两边电流不能突变,所以为零电流关断,为零电流开通。

(2)主电路工作过程分析［７］半个周期内将全桥变换器得工作状态分为8种模式。

①模式1、导通,电源对变压器初级绕组正向充电,将能量提供给负载,同时,输出端箝位电容充电。

输出滤波电感与漏感相比较大,视为恒流源，主电路简化图及等效电路图如图３、7所示。

图3、7模式1主电路简化图及等效电路图由上图可以得到如下方程:(3-3)(3-4)(３－5)由(3-3)式得:(3－６）将(3－６）式代入(3-5）式得:(3－7）将(3-7）式代入(3－4)式得:(3-8)解微分方程:（3-9)其初始条件为:; (3-10)代入方程解得:(3-11)(3-12)(3－1３)(其中)②模式2当时,达到最大值,此时,,;二极管关断，输出侧电流流经、、、、与次级绕组,简化电路如图3、8所示。

此时满足：，,。

图3、８模式2简化电路图③模式3S１关断,原边电流从S1转移至C1与C２,C1充电,C２放电,简化电路如图３、9所示。

由于C1得存在,S1就是零电压关断。

变压器原边漏感与输出滤波电感串联,共同提供能量,变压器原边电压与整流桥输出电压以相同得斜率线性下降,满足:。

移相全桥电路原理

移相全桥电路原理移相全桥电路是一种常用的电子电路，它可以实现信号的移相和放大，广泛应用于电子设备和通信系统中。

在本文中，我们将介绍移相全桥电路的原理和工作原理，以及它的应用和特点。

移相全桥电路由四个二极管和四个电容器组成，它可以将输入信号进行移相处理，并且可以实现信号的放大。

移相全桥电路的原理是利用二极管的导通特性和电容器的充放电特性来实现信号的移相和放大。

当输入信号经过移相全桥电路时，首先经过一个二极管，然后经过一个电容器，再经过另一个二极管，最后经过另一个电容器。

在这个过程中，二极管和电容器会对信号进行移相处理和放大，最终输出移相和放大后的信号。

移相全桥电路的工作原理是利用二极管的导通特性和电容器的充放电特性来实现信号的移相和放大。

当输入信号经过二极管时，二极管会将正半周波的信号导通，而将负半周波的信号截止。

当信号经过电容器时，电容器会对信号进行充放电，从而实现信号的移相和放大。

通过这样的过程，移相全桥电路可以实现对输入信号的移相和放大处理。

移相全桥电路具有许多优点，首先，它可以实现对输入信号的移相和放大处理，从而可以满足不同应用场合的需求。

其次，移相全桥电路的结构简单，成本低廉，易于制造和维护。

再次，移相全桥电路的性能稳定，工作可靠，适用于长时间稳定工作的场合。

在实际应用中，移相全桥电路被广泛应用于各种电子设备和通信系统中。

例如，在无线通信系统中，移相全桥电路可以用于信号的移相和放大处理，从而可以提高信号的质量和稳定性。

在音频设备中，移相全桥电路可以用于音频信号的处理和放大，从而可以提高音频设备的性能和音质。

总之，移相全桥电路是一种常用的电子电路，它可以实现信号的移相和放大，广泛应用于各种电子设备和通信系统中。

通过对移相全桥电路的原理和工作原理的了解，我们可以更好地理解它的应用和特点，从而更好地应用它来满足不同应用场合的需求。

移相全桥软开关变换器拓扑分析

2005年12月重庆大学学报(自然科学版)D ec.2005第28卷第12期Jour nal of Chongqi n g U niversity(Nõt u rõl Sc ience Ed ition)V o.l28No.12文章编号:1000-582X(2005)12-0027-05移相全桥软开关变换器拓扑分析*陈柬,陆治国(重庆大学电气工程学院,重庆400030)摘要:移相全桥软开关变换器从基本的移相全桥(FB)零电压(Z VS)脉宽调制(P WM)变换器,发展到移相全桥零电压零电流(ZVZCS)P WM变换器,及移相全桥零电流(ZCS)P WM变换器,进而又产生一系列其它新型的移相全桥电路,构成了这一类很具有发展和应用前景的变换器.比较分析了上述3类主要的移相全桥软开关变换器的拓扑结构、工作特点和各自的优缺点.改进的FB-Z VS-P WM变换器扩大了滞后臂Z VS负载范围.FB-ZVZCS-P WM变换器解决了滞后臂软开关负载范围问题,滞后臂较适合用绝缘栅极双极型晶体管(I G B T).FB-ZCS-P WM变换器可以实现各个功率管的ZCS,更适合大功率场合.关键词:移相;零电压开关;零电流开关;零电压零电流开关;变换器中图分类号:TM910.1文献标识码:A移相P WM控制方式是近年来在全桥变换电路中广泛应用的一种软开关控制方式.这种控制方式实际上是谐振变换技术与常规P WM变换技术的结合.移相全桥软开关电路有效降低了电路的开关损耗和开关噪声,减少了器件开关过程中产生的电磁干扰,为变换器装置提高开关频率和效率降低尺寸及重量提供了良好的条件.同时,还保持了常规的全桥P WM电路中拓扑结构简洁,控制方式简单,开关频率恒定,元器件的电压和电流应力小等一系列优点.1移相FB-Z VS-P WM变换器1.1基本的移相FB-ZVS-P WM变换器移相全桥零电压P WM软开关的实际电路如图1所示[1-3].图1基本的移相FB-ZVS-P WM变换器图2是Q1~Q4的开关控制波形.与常规的全桥P WM相比,移相式FB-Z VS-P WM变换器具有明显的优势.利用变压器漏感和开关管的结电容谐振,在不增加额外元器件的情况下,通过移相控制方式,实现了功率开关管的零电压导通与关断,减小了开关损耗,降低了开关噪声,提高了效率,减小整机的体积与重量.其主要缺点为:滞后臂开关管在轻载下将失去零电压开关功能;原边有较大环流,增加了系统的通态损耗;存在占空比丢失现象[3-8].图2开关控制波形1.2串联饱和电感的改进拓扑在变压器初级串联饱和电感L r的方案中[9],利用L r的临界饱和电流特性及储能,来扩大Z VS的负载范围,提高轻载时的输出效率.与图1所示变换器相比,它具有明显的优势:有效扩大了零电压开关负载范围,*收稿日期:2005-08-10作者简介:陈柬(1981-),女,河南南阳人,重庆大学硕士,主要从事电力电子与电力传动方向的研究.保持了最小的环流能量,减小了导通损耗;减小占空比丢失;改善了输出电压调节特性;减小了副边整流二极管结电容的寄生振荡.1.3输出滤波电感参与谐振的改进拓扑这种电路在滞后臂开关管进行状态转换的短暂期间,使副边整流二极管不能同时导通,则输出滤波电感可被用来参与谐振.与基本的移相式FB-ZVS-P WM 变换器相比[9],它具有如下特点:输出滤波电感具有很大的数值,可以存储很大的磁场能量,从而大大扩展滞后臂开关管零电压开关负载范围;减小占空比丢失;输出电压可以通过变压器副边调节,原边保持恒定的占空比,从而可以加快系统的动态响应,简化了控制电路,无需考虑原副边的隔离;饱和电感使副边整流二极管结电容的寄生振荡可忽略不计,副边可以不考虑缓冲器的设计.1.4有源钳位型改进拓扑针对高压大功率场合整流管的寄生电容与变压器漏感相互作用会导致整流管输出电压产生过冲及振荡现象的问题,常用的抑制方法有整流管两端并联阻容吸收回路,采用无源钳位吸收电路,或使用低漏感变压器及谐振电感等,存在的问题是吸收电路损耗大、影响效率,或者能抑制电压过冲但无法完全消除振荡现象.文献[9]提出一种在整流管输出端并联有源钳位吸收电路的方法,不仅能有效抑制整流管电压过冲和振荡现象,而且钳位回路本身损耗很小,变换器具有较高效率.1.5增加辅助电路的改进拓扑这种电路的基本方法是,给滞后臂并联一个辅助谐振电路,利用辅助电路中的电感帮助漏感实现滞后臂开关管的ZVS.此种方法在三相电压型逆变器设计中是最常用的软开关手段之一.1.6其它改进拓扑将一个续流二极管增加到输出端,并且在原边增加由电阻、电容组成的吸收电路[10],如图3所示.在变换器的钳位续流期,大部分电流经过外加续流二极管,降低了输出滤波电感电流对原边的影响.但是,外加续流二极管并不影响移相臂的/线性0切换,这是因为在外加续流二极管导通之前,移相臂的线性切换已经完成.外加二极管的作用就是消除移相臂切换行为发生后的输出滤波电感对原边的反射,降低了钳位续流期间原边电流的短路效应,减少了环流期间的导通损耗,提高了能量的传输效率.在变压器原边增加由电阻、电容组成的压吸收电路使电流尖峰得到了明显的抑制.图3增加吸收电路和续流二级管的变换器另外,文献[11]介绍了利用能量恢复缓冲器的软开关变换器.2移相FB-Z VZCS-P WM变换器近年来I G BT得到了迅速的发展及广泛的应用,由于它具有较高的耐压值,较低的通态损耗,较大的功率密度和较低的成本,更适用于大功率场合[12-15]. FB-ZVZCS-P WM变换器就比较适合I GBT.2.1饱和电感型FB-ZVZCS-P WM变换器如图4所示,这种在变压器初级串联隔直电容及饱和电感作为反向阻断电压源,来复位初级电流的方案[13,16-17],拓扑结构简单,实现了有效的软开关特性,电路中的占空比丢失几乎可以忽略.但由于实际运行中饱和电感上有很大损耗,饱和电感磁芯的散热问题是一个很需要解决的问题.图4全桥ZV ZCS-P WM变换器2.2有源钳位型FB-ZVZCS-P WM变换器在整流管输出端并联有源钳位电路,作为反向阻断电压源来复位初级电流.钳位电路不仅对整流电压起钳位作用,同时也为滞后桥臂功率管创造了ZCS条件[18].不足之处是需使用额外的有源开关,降低了输出效率.2.3辅助电路型FB-ZVZCS-P WM变换器采用变压器辅助绕组和辅助电路来使初级电流复位,优点是辅助电路中没有耗能元件,整流管电压应力和初级环流均较小,不足之处是辅助绕组的参数设计比较复杂[19].2.4复合型FB-ZVZCS-P WM变换器文献[20]提出在变压器次级采用耦合输出电感及辅助电路使初级电流复位的方案,没有耗能元件或有源开关,环流可以保持在最小值,辅助电路中的整流28重庆大学学报(自然科学版)2005年管通过谐振可以实现/软换流0[20].比较分析上述几种变换器拓扑,文献[20]提出的方案较易于工程实现,有较大的实用价值.2.5 其它FB -Z VZCS-P WM 变换器图5是一个带能量恢复缓冲器的FB -ZVZCS-P WM 变换器.利用一个能量恢复缓冲器,来代替附加抽头式电感和饱和电抗器,以减小电流应力.变换器可以减少惯性间隙的环路电流.使用简化的能量缓冲器可以使环路电流和次级暂态过电压最小化.图5 其它FB-ZV ZCS-PWM 变换器能量恢复缓冲器和输出电感L f 一起减小了环路电流.缓冲二极管D s 4和输出电容C f 连在一起用于对从次级电压V T 2到输出电压V 0的缓冲电容电压V cs 2钳位[21].因此,简化的FB -Z VZCS-P WM 变换器可以减小次级的暂态过电压和环路电流.这个简化的缓冲器也把开关损耗恢复到负载.3 移相FB-ZCS-P WM 变换器图6是一种电流源型FB -ZCS -P WM 变换器[22],其外特性与升压电路(Boost)一样,L b 是升压电感,C r 是谐振电容.变换器采用移相控制,Q 3和Q 4的驱动信号分别超前于Q 1和Q 2.同一桥臂的上下两管之间有一个重叠的开关时间,用来创造零电流开关条件.它的特点是:1)输出整流管自动实现ZVS 和ZCS 换流;2)采用固定频率控制和移相P WM 控制技术;3)在实现ZCS 的同时,变换器能保证较宽的负载调节范围;4)如果将升压电感移到交流电压输入侧,则可以实现单级功率因数校正(PFC).但是对电路参数的要求很严格,如果保护措施不当,很容易产生过压而损坏开关管.图6 电流源型FB -ZCS-P WM 变换器图7介绍了一种电压源型的FB -ZCS -P WM 变换器,存在的问题是:所选用的辅助管额定功率必须与初级开关管相当,增加了成本.图7 电压源型FB -ZCS-P WM 变换器4 其它新型移相全桥电路4.1 半桥和全桥组合的电路拓扑主电路如图8所示,该电路是由一个半桥部分和一个全桥部分组合而成.开关管Q 1、Q 2以及变压器T 1构成半桥部分;开关管Q 1、Q 2、Q 3、Q 4和变压器T 2构成全桥部分.Q 1、Q 2是共用的开关管.2个变压器的副边电压经叠加、整流后输出给负载.整流输出端并有二极管D 9用于输出电流的续流;还有由C Z 、D Z 1、L Z 、D Z 2构成的钳位电路用于减小占空比的丢失.电路采用移相控制策略,可以实现输出电压控制.图8 主电路原理图这种电路克服了传统的移相全桥的缺点,大幅度的扩大了负载的适用范围,即使在轻载的工作环境下也能实现4个主开关管的软开关,实现了真正意义上的全程ZVS .同时副边钳位电路的存在,也减小了占空比的损失[23].4.2 带抽头电感的软开关FB-P WM 变换器在变换器拓扑里利用一个抽头电感滤波器,扩大了软开关负载范围.而没有使用附加的谐振电路和(或)辅助开关器件,就可以大大减小电路中的环流量[24].如图9所示,抽头电感滤波器用在变换器输出端,在很宽的负载变化范围下实现软开关.它的作用相当29第28卷第12期陈柬,等: 移相全桥软开关变换器拓扑分析于无源钳位元件整流电压当悬空时钳位在正极.因此,整流二极管(二者之一)就反向偏置,输出电感电流流过悬空端的悬空二极管D 7.于是通过变压器和初级电路的环路电流就得到了抑制.开关Q 3开通时工作在ZVS 和ZCS 状态,关断时工作在ZVS 状态;Q 4开通和关断时都工作在ZCS 状态.图9 带抽头电感的软开关PS-P WM 变换器4.3 隔离交错的移相ZVS-P WM 变换器为了实现高容量的功率密度,低的电磁干扰(E M I)和低成本,介绍一种新型隔离交错的移相ZVS-P WM 变换器.它由2个半桥组成,不用辅助电路即可实现ZVS[25].如图10所示,有并联型和串联型2种.变压器T 1和T 2具有相同的变比,并考虑励磁电感和漏感.通过变换器2个支路之间的电压移相而控制功率传输,每个支路工作半个周期.在这种方式下,就可以保证高频变压器的退磁.通过分析移相控制的一个周期的工作状态,以看出开关控制是交错式的.除此之外,所有的开关管都可以工作在ZVS.图10 移相ZVS-P WM 变换器5 结论移相FB -ZVS-P WM 变换器适合于高频、大功率、开关器件采用MOSFET 的应用场合.但副边存在占空比丢失,具有大的导通损耗,归根结底是因为电路拓扑,开关管选型,电路参数匹配,控制方式等方面存在不足,这是以后深入研究的方向.移相FB -Z VZCS -P WM 变换器更适用于大功率场合,比较适合I GBT .移相FB-ZCS-P WM 变换器比前二者具有更好的应用前景,但目前尚处于研究阶段.其它新型电路都有其各自突出的特点,具有很大的实际用途.参考文献:[1] 杨旭,赵志伟,王兆安.全桥型零电压软开关电路谐振过程的研究[J].电力电子技术,1998,35(3):36-39.[2] 刘宁庄,伟力.移相控制全桥变换技术的理论分析与计算机仿真[J].现代电子技术,2002,(10):100-101.[3] AYDE M I R M T,BENDRE A.A Cr itical Eva l uati on of H i ghPo w er H ard and Soft S w itched Iso l ated DC -DC Converters[J].IEEE T rans P E ,2002,17(7):1138-1345.[4] FUENTES R C,H E Y H L .A F a m ily o f So ft -s w itch i ng DC -DC P o w er Conve rters to H i gh Pow er A ppli cations[J].I EEE T rans P 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:Phase -sh ifted f u l-l bri d ge (FB )sof-t s w itch i n g converters are develop i n g for m t h e basi c phase -shifted FB -ZVS -P WM converter to phase -shifted FB -Z VZCS-P WM converter and phase -shifted FB -ZCS -P WM converter ,to a seri e s o f the other ne w phase -shifted f u l-l bri d ge circuits ,wh ich m ake up o f the converters w ith deve lopm enta l and usefu l foreground .The topo logy structures ,operati o n characteristics ,as w ell as their m er its and de m erits are co m pared and analyzed .The i m pr oved phase -shifted FB -Z VS-P WM converter en lar ge the l o ad range o f Z VS i n lag -ar m .Phase -shifted FB -ZVZCS -P WM converter so lves the prob le m m entioned above ,and i n su lated gate bipo lar transistor (I GBT)is fit for the lag -ar m .Phase -sh ifted FB -ZCS -P WM converter cou l d ach ieve ZCS i n every po w er tube ,and is used i n h i g h -po w er occasion .W hat .s m ore ,the deve l o p m enta l trend of sof-t s w itch i n g converti n g technic w ithou t resonance net w o r k i s po i n ted ou.t K ey words :phase -shifted ;zero -vo lta ge -s w itc h i n g ;zero -curren-t s w itchi n g ;zero -voltage and zero -current s w itc h i n g ;converter(编辑李胜春)31第28卷第12期陈柬,等: 移相全桥软开关变换器拓扑分析。

移相全桥拓扑中的谐振电感电流与变压器电流关系

移相全桥拓扑中的谐振电感电流与变压器电流关系全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：移相全桥拓扑是一种常用的变换器拓扑结构，用于将直流电源转换为交流电源。

在移相全桥拓扑中，谐振电感电流与变压器电流之间存在一定的关系，本文将对此进行探讨。

我们先来了解一下移相全桥拓扑的基本结构。

移相全桥拓扑包括四个功率开关器件，通常使用MOSFET或IGBT等器件。

这四个器件可以分为两组，分别为上半桥和下半桥。

在工作时，上半桥和下半桥的两个器件交替导通，从而实现了直流电源向负载输出交流电源的转换。

在移相全桥拓扑中，谐振电感电流是一个重要的参数。

谐振电感是指用于实现谐振的电感元件，通常由漏感电感和主变压器副边电感组成。

当功率开关器件导通时，谐振电感中会有一个电流流过，这个电流称为谐振电感电流。

谐振电感电流的波形是一个正弦波，其频率与输出交流电压的频率一致。

那么，谐振电感电流与变压器电流之间存在怎样的关系呢？在移相全桥拓扑中，谐振电感电流和变压器电流之间是存在相关性的。

一方面，谐振电感电流的波形受到功率开关器件的控制，通过调节开关器件的导通角度可以改变谐振电感电流的幅值和相位。

变压器电流的波形也受到功率开关器件的控制，变压器电流的幅值和相位也可以通过调节开关器件的导通角度来改变。

通过合理设计移相全桥拓扑的控制策略，可以实现谐振电感电流和变压器电流之间的匹配。

这样不仅可以提高变换器的效率，还可以减小器件的损耗，延长器件的使用寿命。

研究谐振电感电流与变压器电流之间的关系对于移相全桥拓扑的优化具有重要意义。

第二篇示例：移相全桥拓扑是一种常用的电路拓扑，用于实现直流电源的交流输出。

在这种拓扑中，谐振电感电流和变压器电流之间存在一定的关系，下面将详细介绍这两者之间的相互作用。

首先要了解的是什么是移相全桥拓扑。

移相全桥拓扑是一种用来将直流电源转换为交流电源的拓扑结构，它由四个晶体管和一个变压器组成。

通过适当控制晶体管的开关状态，可以使得电源通过变压器经过逆变器输出交流电压。

移相全桥拓扑中的谐振电感电流与变压器电流关系

移相全桥拓扑中的谐振电感电流与变压器电流关系全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：移相全桥拓扑是一种常用的电力电子变换器拓扑结构，常用于交流电源到直流负载的转换中。

谐振电感电流和变压器电流是移相全桥拓扑中两个重要的电流成分，它们之间有着密切的关系。

让我们来了解一下什么是移相全桥拓扑。

移相全桥拓扑是由四只功率开关管组成的全桥结构，这四只管分别为Q1、Q2、Q3、Q4，形成一个桥式电路。

通过控制这四只管的导通与截止，可以实现从交流电源到直流负载的功率转换。

在正常工作状态下，交替导通的两只管为高电平的输电开关（H-bridge），而交替截止的两只管则为低电平的反馈开关（L-bridge）。

在移相全桥拓扑中，谐振电感电流是在谐振电路中产生的一种周期性的电流波形。

当输电开关（H-bridge）切换时，谐振电感电流会在电感、电容等元件之间产生振荡，并且与变压器电流形成一定的关系。

谐振电感电流的产生对变压器电流有着较大的影响，在实际应用中需要对其进行合理的设计和控制。

变压器电流是移相全桥拓扑中的另一个重要电流成分，它是在变换器中经过变压器传输到负载端的电流。

在正常工作状态下，变压器电流的波形应该是平稳的交流波形，能够为负载提供稳定的电力输出。

但是在实际应用中，谐振电感电流的存在会对变压器电流产生一定的影响，导致变压器电流波形的扭曲和失真。

谐振电感电流与变压器电流之间的关系主要体现在以下几个方面：1. 谐振电感电流的存在会增加变压器的损耗，导致系统的效率降低。

在移相全桥拓扑中，谐振电感电流的产生会导致一部分功率损耗在谐振电路中，从而影响到变压器的效率。

为了降低这种损耗，需要通过合理的设计和控制来减少谐振电感电流的影响。

第二篇示例：移相全桥拓扑是一种常用的逆变器拓扑结构，广泛应用于各种领域的电力电子变换器中。

在移相全桥拓扑中，谐振电感电流与变压器电流之间存在着一定的关系，这种关系在设计和分析电力电子系统时具有重要意义。