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岀滤波电感串联，共同提供能虽:,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I?】

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。

输岀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。

(a)简化图(b)等效图

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，输岀侧电流流经、、、、与次级绕组,简化电路如图3、8所示。此时满足一八

③模式3

S 1关断，原边电流从S1转移至C1与C 2 ,C1充电,C 2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:。

④模式4

当整流桥输出电压线性降至箝位电压时，导通，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。

(b)等效图 图3、1 0模

式4主电路简化图及等

效电路图 由上图可建立如下方程：

(344)

(3-15)

(3 -16)

(3- 1 7) 将(3-14)式与(3"6)式代入(3・17)式得：

(3-18) 将(3-⑻式代入(3-15)式得：

(3-19) 解微分方程：

(3- 2 0)

其初始条件为:

(3-21)

图久9模式3简化电路图

11 Io

解得:

(3-2 2 )

(3-23)

(3-24)

(其中)

⑤模式5

被放电完全，导通，此时开通,由于得存在，为零电压开通，变压器原边电压为零，简化电路及等效电路如图3、11所示。

图3、1 1模式5主电路简化图及等效电路图

根据上图可建立如下方程：

(3-25)

(3・2 6)

(3-27)

将(3-2 5 )式代入(3-2 7 )式得：

(3-28)

将(3-28)式代入(3-2 6)式得：

(3 -29)

设其初始条件为：

, (3-30)

代入方程解得：

(3-31)

(3-3 2)

(其中)

此模态结朿时，原边电流降为0，整流侧电压为。

⑥模式6

原边电流复位到零后，提供负载电流，二次侧整流桥输出电压迅速下降，满足: (3-33)

该模式得简化电路及等效电路如图3、12所示。

▲ Lk

C* []RL V CC

(a)简化图(b)等皴图

图3、12模式6主电路简化图及等效电路图

⑦模式7

被放电到零，整流二极管〜全部导通，负载电流通过整流二极管续流,续流期间关断，由于原边电流已复位，因此为零电流关断。其简化电路如图3、13所示。

图3、13模式7主电路简化电路图

⑧模式8

进入该模式时，零电流导通,由于变压器漏感两端电流不能突变，因此原边电流线性增加, 满足：

图3、14模式8主电路简化电路图