移相全桥ZVZCS主电路综述
ZVZCS移相全桥软开关工作原理
ZVZCS移相全桥软开关工作原理整个系统由控制电路、功率电路和传感器等组成。
控制电路负责监测输入和输出电压，根据设定的电压值及输入电流来调整开关的工作状态。
功率电路则负责将输入的交流电源通过变换装置转换为需要的输出电压。
在正常工作状态下，当控制电路接收到输入电压的反馈信号，它会产生一个控制信号，用于控制开关器件的状态。
这些开关器件通常采用汽车电源模块（IGBTS）或金属氧化物半导体场效应管（MOSFETS）等。
在移相全桥逆变器中，开关器件通常以两种状态工作：导通和截止。
在导通状态下，开关器件允许交流电流通过，从而使逆变器的输出与输入电源同相。
在截止状态下，开关器件将输出与输入电源分离，并阻断电流流动。
在移相全桥软开关的工作过程中，通过调整控制信号的相位和幅值，使得逆变器的输出电压能够达到所需的目标。
在每个周期的不同时间点，开关器件都会在导通和截止状态之间进行切换，从而实现输入电压的调节和变换。
1.相位调整：通过改变控制信号的相位来控制开关器件的工作状态。
当输入和输出电压相位相同时，开关器件处于导通状态；当输入和输出电压相位相反时，开关器件处于截止状态。
通过相位调整，可以实现输入电压的调节和变换。
2.软开关控制：在开关器件的导通和截止状态转换过程中，通过合理设计控制信号的波形和幅值，使得开关器件在导通和截止状态之间平滑切换，从而减少开关过程中的损耗和干扰。
3.双向开关：移相全桥逆变器中的开关器件是双向的，既可以流通正向电流，也可以流通反向电流。
这种双向开关的特性使得逆变器可以实现输入电压的变换，同时也可以回馈电压到电源端。
总体而言，ZVZCS移相全桥软开关通过控制开关器件的导通和截止状态，以及调整开关器件的相位和幅值，实现输入电压的调节和变换。
它具有高效率、快速响应、可靠性高等优点，可广泛应用于交流电源的电压调节和变换等领域。
ZVZCS PWM DC／DC全桥变换器的简述和发展
中图分类 号 －Ｍ４ Ｔ ６
文 献标识 码 ： Ｂ
文章编 号 ：２９ ２ １（０７ ０— ０ ９０ ０ １— ７３ ２０ ）４ ０５ — ６
０ 引言
在 ＤＣＤ ／Ｃ变换 器 中 ， 桥变 换 器 一般 用 在 中 全
目前 ， 中大 功 率 Ｄ ／Ｃ变换 器 中 ， 在 ＣＤ 应用 最
Ｚ Ｚ ＳＰ ＣＤ Ｖ Ｃ ＷＭ Ｄ ／ Ｃ全桥变换器 的 简述和发展
杜 少武 ， 丁
（ ｉ＿＆ ： ， 安徽 合） ｒ ｋ学 ６－ 摘
莉
合肥 ２０ ０ ） ３ ０９
要 ：随着 Ｄ ／Ｃ变换 器对 功率 密度提 出了更 高的要 求 ，Ｇ Ｔ代 替 ＭＯ Ｆ Ｔ成 为主 要 的功 率 ＣＤ ＩＢ ＳＥ
ｃ ｍｍｏ ｏ ｏｏ ｉｓａ ｌ ａ ｈ ｉ ａ ｖ ｎａ ｅ ｎ ｒｗ ａ ｋ ｒ ｉｃ ｓｅ ｎ ｎ ｌｚｄ ｏ ｎｔｐ ｌｇｅ ｓｗｅｌ ｓｔｅｒ ｄ ａ ｔｇｓａ ｄ ｄａ ｂ ｃ ｓａｅｄｓｕ ｓｄ ａ ｄａ ａｙｅ ．
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移相全桥ZVZCSDCDC变换器综述.
移相全桥ZVZCSDC/DC变换器综述摘要：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。
图1 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；图2 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。
图3 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。
图4 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，要求滤波电容很大。
移相全桥ZVZC软开关DC_DC稳压电源分析与设计_吕春锋
(e)
4
(f)
5
图 ３ 换流过程模态
VDR2 流过负载电流。 要实现滞后桥臂零电流，原边电流需在滞后桥臂开通前
减小到零。由开关模态 2 可知，原边电流线性减小：
V (t ) − V (t ) ?V
(1)
i (t) − I ?V (t ? t ) / L
?V (t ) ? V (t ) ? 2 C V / C ?
V ? I ?t / C ? 2 C V / C ? ?V
(5)
一般 Cr垲Cb，式(5)可以简化为：
程中近似不变，而变压器原边电流近似线性减小。
V − I ?t / 2 C
(6)
如图 3(d)所示，开关模态 3 换流过程如下：[t2-t3]期间，阻
通常所说的硬开关，在开通和关断时会产生较大的开关 损耗，开关频率越高，损耗越大。软开关电源是在开关器件通 断条件下，加在其电压上电压为零，即零电压开关(ZVS)，或者 通过开关器件的电流为零，即零电流开关(ZCS)。软开关技术 显著解决了元件开关时刻产生的损耗，可以更大幅度地提高 开关频率，这种软开关的方式为缩小电源体积和提高电源效 率创造了条件。移相全桥零电压零电流软开关(ZVZCS)DC-DC 变换器是在移相全桥 ZVS 的基础上发展而来的，其工作模式 基本上克服了 ZVS 和 ZCS 软开关模式的固有缺陷，使全桥变 换器的超前桥臂实现 ZVS，而滞后桥臂实现 ZCS，在中、大功 率开关电源中具有广泛的应用。其超前桥臂的零电压实现是 通过并联电容电压不能突变完成的，滞后桥臂的零电流是通 过串联隔直电容和漏感谐振，从而使电流能量转移到了电容 中，滞后桥臂串接的二极管阻止了关断后的反向电流，减弱了 环路损耗[1]。
全桥移相ZVS-PWM电路
摘要：介绍了一种能在全负载范围内实现零电压开关的改进型全桥移相 ZVS－ PWMDC/DC 变换器。在分析其开关过程的基础上，得出了实现全负载范围内零电 压开关的条件，并将其应用于一台 48V/6V 的 DC/DC 变换器。
关键词：全桥 DC/DC 变换器；零电压开关；死区时间
引言 移相控制的全桥 PWM 变换器是在中大功率 DC/DC 变换电路中最常用的电路拓扑形式之一。移相 PWM 控制方式利用开关管的
结电容和高频变压器的漏电感作为谐振元件，使开关管达到零电压开通和关断。从而有效地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，为变换器提高开关频率、提高效率、降低尺寸及重量提供了良好的条件。同时保持了 电路拓扑结构简洁、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。
针对上述问题，常见的解决方法是在变压器原边串接一个饱和电感 Ls，扩大变换器的零电压开关范围[2][3]。但是，采
用这一方法后，电路仍不能达到全工作范围的零电压开关。而且，由于饱和电感在实际应用中不可能具有理想的饱和特性，这 将会导致：
1）增加电路环流，从而增加变换器的导通损耗； 2）加重了副边电压占空比丢失，从而增加原边电流及副边二极管电压应力； 3）饱和电感以很高的频率在正负饱和值之间切换，磁芯的损耗会很大，发热严重。 改进型全桥移相 ZVS PWMDC/DC 变换器是针对上述缺点所提出的一种电路拓扑[4][5][6]。它通过在电路中增加辅助支路， 使开关管能在全部负载范围内达到零电压开关，它在小功率（<3kW）电路中具有明显的优越性。由于在移相控制的全桥 PWM 变 换器中，超前臂 ZVS 的实现相对比较简单，所以本文将不分析超前臂的开关过程，而着重分析滞后臂在增加了辅助支路以后的 开关过程及其实现 ZVS 的条件。 1 改进型全桥移相 ZVS-PWMDC/DC 变换器 1.1 电路拓扑 图 1 所示是一种改进型全桥移相 ZVS PWMDC/DC 变换器，与基本的全桥移相 PWM 变换器相比，它只在滞后臂增加了由电 感 Lrx 及电容 Crx 两个元件组成的一个辅助支路。 在由 Lrx 及 Crx 组成的辅助谐振支路中，电容 Crx 足够大，其上电压 VCrx 应满足
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 PWMDC/DC Full-Bridge Converter，PS ZVS PWM DC/DC FB Converter），是利用变压器的漏感或原边串联的电感和功率管的寄生电容或外接电容来实现开关管的零电压开关，其主电路拓扑结构及主要波形如图1所示。
其中，D1～D4分别是S1～S4的内部寄生二极管，C1～C4分别是S1～S4的寄生电容或外接电容，Lr是谐振电感，它包含了变压器的漏感。
移相全桥为主电路的软开关电源设计详解
移相全桥为主电路的软开关电源设计详解2014-09-11 11:10 来源：电源网作者：铃铛移相全桥变换器可以大大减少功率管的开关电压、电流应力和尖刺干扰，降低损耗，提高开关频率。
如何以UC3875为核心，设计一款基于PWM软开关模式的开关电源?请见下文详解。
主电路分析这款软开关电源采用了全桥变换器结构，使用MOSFET作为开关管来使用，参数为1000V/24A。
采用移相ZVZCSPWM控制，即超前臂开关管实现ZVS、滞后臂开关管实现ZCS。
电路结构简图如图1，VT1~VT4是全桥变换器的四只MOSFET开关管，VD1、VD2分别是超前臂开关管VT1、VT2的反并超快恢复二极管，C1、C2分别是为了实现VTl、VT2的ZVS设置的高频电容，VD3、VD4是反向电流阻断二极管，用来实现滞后臂VT3、VT4的ZCS，Llk为变压器漏感，Cb为阻断电容，T 为主变压器，副边由VD5~VD8构成的高频整流电路以及Lf、C3、C4等滤波器件组成。
图1 1.2kw软开关直流电源电路结构简图其基本工作原理如下：当开关管VT1、VT4或VT2、VT3同时导通时，电路工作情况与全桥变换器的硬开关工作模式情况一样，主变压器原边向负载提供能量。
通过移相控制，在关断VT1时并不马上关断VT4，而是根据输出反馈信号决定移相角，经过一定时间后再关断VT4，在关断VT1之前，由于VT1导通，其并联电容C1上电压等于VT1的导通压降，理想状况下其值为零，当关断VT1时刻，C1开始充电，由于电容电压不能突变，因此，VT1即是零电压关断。
由于变压器漏感L1k以及副边整流滤波电感的作用，VT1关断后，原边电流不能突变，继续给Cb充电，同时C2也通过原边放电，当C2电压降到零后，VD2自然导通，这时开通VT2，则VT2即是零电压开通。
当C1充满电、C2放电完毕后，由于VD2是导通的，此时加在变压器原边绕组和漏感上的电压为阻断电容Cb两端电压，原边电流开始减小，但继续给Cb 充电，直到原边电流为零，这时由于VD4的阻断作用，电容Cb不能通过VT2、VT4、VD4进行放电，Cb两端电压维持不变，这时流过VT4电流为零，关断VT4即是零电流关断。
移相全桥ZVS 及ZVZCS 的拓扑结构分析
移相全桥ZVS 及ZVZCS 的拓扑结构分析
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：
●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）
●功率拓扑结构简单
●功率半导体器体的低电压应力和电流应力
●频率固定
●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：
●占空比丢失
●变压器原边串联电感和副边整流二极管寄生电容振荡
●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
●减小副边二极管上的电压振荡
●减少拓扑占空比丢失
●增大拓扑零电压软开关的负载适应范围
●循环电流的减小和系统通态损耗的降低
2. 典型的zvs 电路拓扑
2.1 原边串联电感电路。
ZVS移相全桥变换器设计
ZVS移相全桥变换器设计ZVS（Zero Voltage Switching）移相全桥变换器是一种高效的电力转换装置，它能够实现能量的高效传输和转换。
在本文中，我们将详细介绍ZVS移相全桥变换器的设计原理、工作原理和关键技术。
1.设计原理（1）ZVS技术：ZVS技术能够将开关管的开关转换时刻与输入电流或输出电压为零的时刻相匹配，从而避免了开关管的开关损耗和开关管产生的电磁干扰。
（2）全桥变换器：全桥变换器采用四个开关管和两个二极管，能够实现输入电压的极性逆变和输出电流的正向流动。
2.工作原理（1）开关管S1和S2导通，开关管S3和S4关闭，输入电源向电感L1充电；（2）当开关管S1和S2关闭，开关管S3和S4导通时，电感L1释放能量供应给负载；（3）根据负载的需求，通过控制开关管S1、S2、S3和S4的导通和关闭，实现输入电压的极性逆变和输出电流的正向流动；（4）根据输入电压的大小、负载的需求和输出电流的波形来控制开关管的开关时刻，实现ZVS操作。
3.关键技术（1）开关管的选择和驱动：选择低导通电阻、低开关损耗的开关管，并使用高效的驱动电路，确保开关管能够在ZVS模式下正常工作。
（2）电感和电容的选择：选择合适的电感和电容数值，以及合适的磁芯材料，提高转换器的功率密度和效率。
（3）控制策略：根据负载的需求和输入电压的变化，采用合适的控制策略，如频率控制、幅度控制、相位控制等，实现最佳的动态响应和效率。
4.实际应用总结：ZVS移相全桥变换器是一种高效的电力转换装置，其设计原理基于ZVS技术和全桥变换器。
通过合适的开关管选择、驱动设计、电感和电容选择以及控制策略的优化，可以实现高效的能量传输和转换。
在实际应用中，ZVS移相全桥变换器能够带来高效、稳定和低干扰的性能优势。
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。
ZVS移相全桥
原边电流下冲过零后负向增大（t4-t5）（原边电流仍不足以
提供负载电流）
原边电流负半周功率输出过程（t5-t6）
移相控制全桥零电压开关PWM变换器的 主要波形
遇到的问题
不熟悉saber仿真软件
下一步工作
1继续学习saber软件。 2进一步学习全桥变换器的主要元件的选择
和参数设置。（输入滤波电容、高频变压 器、输出滤波电感、输出滤波电容） 3 进一步了解UC3875芯片的内部结构及外 围电路参数设置 4 驱动电路的选择和设置
移相全桥ZVS DC/DC变换器设计变换器的 主要波形
移相控制技术
这种控制方式是要求Q1和Q2轮流导通，各 导通180电角度，Q3和Q4也是这样，但Q1 和Q4不同时导通，若Q1先导通，Q4后导 通，两者导通差()电角，其中Q1和Q2分别 先于Q4和Q3导通，故称Q1和Q2组成的桥 臂为超前桥臂，Q3和Q4组成的桥臂为滞后 桥臂。
移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器有十二种开关模 态，由于正负半周从原理上大体对称，我们仅说明正半周 的六个模态。
1）原边电流正半周功率输出过程（0-t0）
超前桥臂谐振模式（t0-t1)
原边电流钳位续流过程（t1-t2)
滞后桥臂谐振模式(t2-t3）
电感储能回馈电源模式（t3-t4）
什么是软开关技术？
在开关管开通前，使其电压下降到零，这就是零 电压开通。在开关管关断时，限制电压的上升速 率，从而减少电流和电压的重叠区，这就是所谓 的零电压关断。
PWM DC/DC全桥变换器的基本工作原理
T1~T4是四支主功率管，D1~D4是主功率 管的反并联二极管，TR是输出变压器，其 原副边绕组匝数比K=N1/N2，VD1和VD2 是输出整流二极管，Lf和Cf是输出滤波电感 和电容，RL是负载，输入电源电压为Vin， 输出直流电压为Vo。
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 ConverterAbstract: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.Key words:phrase shift，full bridge converter，ZVS引言全桥变换器广泛应用于中大功率的直流变换场合，近些年来，其软开关技术吸引了国内外学者的广泛关注，出现了很多控制策略和电路拓扑，其中移相控制是目前研究较多的控制方式，而以移相全桥零电压开关变换器(FB-ZVS-PWM)应用更为广泛。
电流模式控制移相全桥零电压软开关(ZVS)DC-DC功率变换器
引言随着计算机与通信技术的飞速发展，作为配套设备的开关电源也获得了长足进步，并随着新器件、新理论、新电磁材料和变换技术以及各种辅助设计分析软件的不断问世，开关电源的性能不断提高。
本文介绍一种新型的高频DC/DC开关变换器，并成功地应用在军用充电机上。
DC/DC变换器主电路改进型移相全桥ZVS DC/DC变换器主电路结构和各点波形对照如图1、图2所示。
由于电路工作状态在一个周期内可以分为两个完全一样的过程，所以以下仅仅分析半个周期的情况，而这半个周期又可分为以下三种开关模态。
● 开关模态1，t0<t<t1，其中t1=DT s/2此时Q1和Q4同时导通，变压器副边电感L1和整流管D S2导通，原边能量向负载端传递。
此模态的等效电路见图3。
其中，a为变压器变比，V in是直流母线电压，I1和I2分别是电感L1和L2电流(L1=L2=LS)，此时有等式（1）成立。
(1)(2)I p(t)=aI1(t)(3)当Q4关断时该模态过程结束。
● 开关模态2，t1<t<t2，其中t2≤T s/2在t1时刻关断Q4，此时副边电感L1中储存的能量给Q4电容(或并联电容)充电，同时将Q3两端电容电荷放掉。
为了实现软开关，Q4关断和Q3开通之间至少要存在一死区时间Δt1，使得在Q3开通前D3首先导通，且有下式成立。
I p1Δt1=2C eff V in(4)其中C eff是开关管漏源两端等效电容，I P1为t1时刻变压器原边流过电流。
当D3导通后，变压器副边两个二极管D S1和D S2同时导通，电路工作在续流状态。
此时等效电路如图4所示。
此时有如下电路方程成立。
(5)(6)(7)(8)r t=r mosfet+r xfmr (9)其中D为脉冲占空比，f S为电路工作频率，L’ik为主边变压器漏感(或与外接电感的串联值)，rt是变压器原边等效电阻，τ是原边等效电流衰减时间常数，Vfp是反并联二极管导通压降。
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ZVZCS变换器潜电路的研究及分析
８ ２
华 东 交 通 大 学 学 报
图１ 中 和 为超 前臂 ， 和 为滞 后 臂 ， 每个 桥 臂上 下 两个 开关 管 １０ 互 补导 通 ， 了避 免 同一 ８ｏ 为
桥臂两个开关管同时导通 ， 必须设置死区时间。输出电压可以通过控制 和 ＆ 的驱动信号脉宽实现 。超
前 臂 利 用外 接并 联 电容 ｃ 和 ｃ 、 压器 漏 抗 上 变 和输 出滤 波 电感 Ｌ 来 实 现其 Ｚ Ｓ滞 后 臂则 通过 隔 直 电 Ｖ， 容 ｃ 和饱 和 电抗 来 实现 其 Ｚ Ｓ 。为 了便 于分 析 ， 设所 有元 器件 都是 理想 的 ， 出滤 波 电感 足 够大 Ｃ的 假 输 且 Ｃ ＝Ｃ ＝Ｃ ， ｏ 为脉 冲信 号 驱 动 电压 ， 为 直 流输 入 电压 ，。 原边 电流 ， 。 ３ ｖ ｆ为 是桥 臂 中点 电压 ，
基础。
１ 移 相 全 桥 Ｚ ＣＳ 换 器 工 作 原 理 ＶＺ 变
变换 器拓 扑 电路 和主要 波形 如 图 １ 示 。 所
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是 隔直 电容 电压 ， 一 为 Ｉ Ｂ Ｄ】Ｄ 为 各 Ｉ Ｂ 并 联 的续 流二 极管 ， 和 Ｄ 为输 出整流 二极 管 ， ｆ ＆ Ｇ Ｔ， ￣ ＧＴ Ｄ ｃ 是
输 出滤波电容 ， 为负载 ， 为变压器。此拓扑结构工作状况可分为６ 个模式 ， 其各开关模式 的工作过程
Ｆ ｇ １ Ｔ ｐｏ ｏ ｙ ｃ ｒ ｕ ｔ ｎ ｖ ｆ ｒ ｆ ｉ ． ｏ ｌ ｇ ｉ ｃ ｉ ｄ ｗａ ｅ ｏ ｍｓｏ ａ ＺＶＺＣＳ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ｏ ｖ ｒｅ
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 ConverterAbstract: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.Key words:phrase shift，full bridge converter，ZVS引言全桥变换器广泛应用于中大功率的直流变换场合，近些年来，其软开关技术吸引了国内外学者的广泛关注，出现了很多控制策略和电路拓扑，其中移相控制是目前研究较多的控制方式，而以移相全桥零电压开关变换器(FB-ZVS-PWM)应用更为广泛。
移相全桥ZVZCS变换器的分析及轻载时超前臂ZVS的改进
第9卷第2期黑龙江科学V〇l. 9 2018 年 1月HEILONGJIANGSCIENCE January 2018移相全桥ZVZCS变换器的分析及轻载时超前臂ZVS的改进罗耀华，胡月(哈尔滨工程大学自动化学院，哈尔滨150001)摘要：ZVZCS移相全桥零电压零电流变换器实现了起前桥臂的零电压开关（ZVS)与滞后桥臂的零电流开关（ZCS),其软开关的实现条件比ZVS移相全桥与ZCS移相全桥要好。
全面分析了这种变换器的工作原理，并针对起前桥臂在轻载时实现ZVS效果不佳问题,提出了 一种改进方法，增加了由2只电容器及1只电感器组成的辅助电路，设计了关键参数并利用MATLAB/Simulink进行仿 真研究,仿真实验结果证明了该方法对改善起前臂ZVS效果不佳有效。
关键词：变换器;移相控制;ZVZCS;辅助电路中图分类号：TM46 文献标志码：A文章编号：1674 -8646(2018)02 -0056 -05The analysis of phase shifted full bridge ZVZCS converterand the improvement of the forearm ZVS in the light loadL U O Y a o-hua，H U Y u e(Harbin Engineering University，Harbin 150001，China)Abstract；The ZVZCS phase shifted f u l l bridge P W M converter achieves ZVS of t l i e leading-leg an leg，whose s o f t switching c ondition i s beter than the ZVS or ZCS f u l l bridge converter.This paper analyzes i t i s principle from a l l around，and the ZVS effect i s not good when the lead bridge arm i s i s proposed，an auxiliary circuit composed of2 capacitors and1inductors i s added，designs key parameters and does simulation research by using MATLAB/Simulink software，simulation experiment results showthat t h i s method improves the defect of the ZVS effect of the super forearm.Key words ；Converter；Phase-shifting control;Z V Z C S;Auxiliary circuit移相全桥电路是目前应用很广泛的软开关电路，其电路结构简单，控制方法便捷，与以往的硬开关电路 相比有很大的优势。
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移相全桥ZVZCS DC/DC变换器综述
[导读]移相全桥ZVZCS DC/DC变换器综述摘要：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
关键词：变换器
移相全桥ZVZCS DC/DC变换器综述
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ZVZCS PWM DC/DC拓扑结构，以供大家参考。
1）Nho E.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i L1k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，
要求滤波电容很大。
该电路可以工作在电流临界连续状态，但必须采用频率控制，不利于滤波器的优化设计。
图1 Nho E.C. 电路拓扑
2）Chen K. 电路如图2所示[2][3]。
该电路超前桥臂并联有串联的电感和电容。
电感L1和L2很小，不影响开关管的ZVS，但有两个好处：一是限制振荡的电流峰值；二是在负载很小，开关管不能实现ZVS时，限制开关管的开通电流尖峰。
该拓扑结构利用IGBT的反向击穿特性，解决了滞后桥臂IGBT关断时的电流拖尾问题，可以提高IGBT的开关频率，而且在负载很小时也能实现零电流开关。
但是，这个电路也付出了代价，漏感L1k中的能量L1k i p2/2和i p反向时漏感L1k中的能量全部消耗在反向击穿的IGBT中。
图2 Chen K.电路拓扑
3）原边加隔直电容和饱和电感的FB-ZVZCS-PWM变换器如图3[4]所示。
它在基本的移相全桥变换器的基础上增加了一个饱和电感L s，并在主电路上增加了一个阻挡电容C b，阻挡电容C b与饱和电感L s适当配合，能使滞后桥臂上的主开关管实现零电流开关。
在原边电压过零阶段，饱和电感工作在线性状态，阻止原边电流i p反向流动，在原边电压为V in或－V in时，它工作在饱和状态。
尽管它有许多明显的优势，但也有不足之处，如最大占空比范围仍受到很多限制，特别是饱和电感上有很大的损耗，饱和电感磁芯的散热问题是一个必须解决的问题。
图3 原边加隔直电容和饱和电感的FB-ZVZCS- PWM变换器4）副边采用有源箝位开关的FB-ZVZCS-PWM变换器如图4所示[5]。
这种电路没有使用耗能元件，在
副边增加有源箝位开关S，并通过对有源箝位开关的适当控制，为滞后桥臂创造零电流开关条件。
超前桥臂在零电压导通与关断的过程中，输出滤波电感L f参与了谐振过程，而输出滤波电感通常具有很大的值，超前桥臂开关管可以在很大的负载范围内满足零电压开关条件，开关管的导通与关断的死区时间间隔受原边电压最大占空比的限制。
在此种拓扑结构中，可能会出现副边整流输出电压的占空比大于原边电压最大占空比的现象，这种现象称为“占空比增大效应”(duty cycle boost effect)这种现象是由箝位电容C c和箝位开关的作用造成的。
此电路的主要缺点是控制上稍微复杂一些，以及有源箝位开关采用的是硬开关，但是，有源箝位开关在一个开关周期中仅工作很短一段时间，对变换器整体效率影响很小。
图4 副边带有源箝位开关的FB-ZVZCS-PWM变换器
5）利用变压器辅助绕组的FB-ZVZCS-PWM变换器电路拓扑如图5所示[6]。
该电路通过在副边增加一个变压器辅助绕组和一个简单的辅助线路，无须增加耗能元件或有源开关来取得滞后桥臂ZCS。
其副边整流电压可由箝位电容箝位，一般可将其限制在120％额定值内，该方案可在大功率场合应用。
该电路拓扑的优点是负载范围宽，占空比损失小，器件的电压应力、电流应力小，成本低。
但是它也有缺点，即副边结构复杂，设计时有些困难。
图5 利用变压器辅助绕组的FB-ZVZCS-PWM变换器
6）副边带能量恢复缓冲电路的FB-ZVZCS-PWM变换器如图6所示[7]。
它的副边增加了由3个快恢复二极管和2个小电容构成的能量恢复缓冲电路，此电路在能量传递初始期间，电容C s1和C s2与漏感谐振，电容上的电压达到2nV in，超前桥臂开关管一关断，电容上电压就折合到原边，在漏感上产生一反压，使得原边电流下降。
而且，通过能量恢复电路的低阻抗路径使副边整流二极管实现了ZVS。
该结构稍微复杂些，最大缺点是，由于电容C s1和C s2与漏感谐振，使得副边整流电压几乎是正常电压nV in的2倍，增加了整流管的电压应力，并且由于存在大量环流，也增加了导通损耗。
图6 副边带能量恢复缓冲电路的FB-ZVZCS-PWM变换器
7）使用改进的能量恢复缓冲电路的FB-ZVZCS-PWM变换器如图7所示[8]。
它运用改进的能量恢复缓冲电路来减小循环电流和副边瞬间超压。
除了增加二极管D s4外，其工作原理和线路与6)相同。
图7 副边带改进的能量恢复缓冲电路的FB-ZVZCS-PWM变换器8）滞后桥臂中串入二极管的FB-ZVZCS-PWM变换器如图8所示[9]。
它利用串联二极管阻断电容电压可能引起的原边电流的反向流动。
可以在任意负载和输入电压变化范围内实现滞后桥臂的零电流开关。
图8 滞后桥臂中串入二极管的FB-ZVZCS-PWM变换器
9）副边利用简单辅助电路的FB-ZVZCS-PWM变换器如图9所示[10]。
此电路副边由一个简单辅助电路构成：包括一个小电容和两个小二极管，结构简单，整流电压不恒定，取决于占空比。
该方案不含饱和电感，辅助开关，不产生大的环流，没有额外的箝位电路，这是因为，副边整流电压被箝位于箝位电容电压与输出电压之和。
所有的元器件均在低电压，低电流下工作，还有负载范围宽，占空比损失小等优点，从而使此变换器具有高效率，低成本，解决了目前常见变换器的许多问题。
在高功率场合很有发展前途。
图9 副边利用简单辅助电路的FB-ZVZCS-PWM变换器
3 结语
综上所述可知，图2和图3电路使用耗能元件来复位原边电流，降低了总效率并阻碍功率超过5kW；图4电路通过副边增加有源箝位开关来复位原边电流，价格较贵并且控制复杂，有源箝位开关采用的是硬开关，开关频率是原边的两倍，开关损耗大；图5电路所有有源和无源元器件都工作在最小电流应力和电压应力下，有较宽的ZVZCS范围，较小的占空比损耗，不存在严重的寄生环流，功率超过5kW，但是辅助电路复杂；图6电路中电容C s1和C s2与漏感谐振引起大的循环能量，降低了总效率并使得副边整流电压几乎是正常电压nV s的二倍，增加了副边整流管的电流应力，变压器和开关的导通损耗也增加了；图7电路是对图6电路的改进，它减小了副边瞬间超压和环流，也能使开关损耗传到负载；通过比较图6和图7缓冲电路中C s放电时间和漏感L1k复位时间，可以看出吸收电容复位变压器漏感能量的能力和容量，后者比前者加倍，因而使用图7电路能扩展到重载范围。
图9电路简化了前几种ZVZCS方案，仅仅增加由一个小电容和两个小二极管组成的简单辅助电路，无须增加耗能元件和有源开关实现ZVZCS，不仅为原边开关提供ZVZCS条件，而且箝位副边整流二极管，效率高而且价格便宜。