全桥移相软开关电源的分析
基于DSP的全桥移相式煤矿用软开关电源研究
Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ＤＳ Ｐ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ；ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ Ｐ Ｗ Ｍ ；ｓ ｏ ｔ ｆ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｐ ｏ ｗｅ ｒ
０ 引 言
的控 制核 心采用 Ｄ Ｓ Ｐ芯 片 的 Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ １ ２系列 ， 由 Ｄ Ｓ Ｐ的 Ｐ ＷＭ 生 成 机 制 来 完 成 调 节 输 出 电 压 ， 并 采 用 全桥 式 变换器 完成 软开 关 电源 的实现 ， ， 对 电源 主 电路 实现 了全数 字控 制 ， 输 出电压设 置定 点可 调 ， 不
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｂｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ＰＷ Ｍ Ｍｉ ｎ ｅ Ｓｏ ｆ ｔ Ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＤＳＰ
Ｌ ｉ Ｊ ｕ ｎ ｎ ａ ｎ，Ｗａ ｎ ｇ Ｙ ａ ｎ ｂ ｉ ｎ ｇ， Ｌ ｉ ｕ Ｙ ｕ ａ ｎ
２ ０ １ ３年第 ５期
煤
矿
机 电
・ ２ ９・
基于 Ｄ Ｓ Ｐ的 桥 移 相 式 煤 矿 用 软 开 关 电源研 究
李俊楠 ， 王延 兵 ， 刘媛
（ 临沂 矿 业 集 团公 司 技 术 中 心 ，山东 临沂 ２ ７ ６ ０ １ ７ ）
摘
要： 为 实现煤 矿监 控 系统 的稳定 性 ， 减少 瓦斯爆 炸 ， 温度 、 湿度 失调 等 意 外状 况 的 可 能性 ， 提
ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｍａ ｋ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｅ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｍｏ ｒ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ．Ｏｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｈ ａ ｎ ｄ，ｔ ｈ ｅ ｗｈ ｏ ｌ ｅ ｂ ｉｄ ｒ ｇ ｅ ｔ ｙ ｐ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｃ ａ ｎ ｇ ｅ ｔ ｔ ｗ ｏ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ａ ｓ ｍｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｌ ｆ ｂ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
全桥移相开关电源原理
全桥移相开关电源原理一、引言全桥移相开关电源是一种常用的电源转换电路，广泛应用于各类电子设备中。
本文将深入探讨全桥移相开关电源的原理，包括其基本结构和工作原理，并对其优缺点进行分析。
二、全桥移相开关电源的基本结构全桥移相开关电源由四个开关管和一个变压器组成。
其中，变压器是核心部件，用于将输入电压转换为所需的输出电压。
四个开关管用来控制输入电压的导通和断开，实现对输出的调节。
三、全桥移相开关电源的工作原理1.工作原理概述全桥移相开关电源工作原理主要包括以下几个步骤： - 步骤1：输入电压通过变压器经过变压转换，得到所需的输出电压。
- 步骤2：四个开关管按照一定的规律进行开关动作，控制电压的导通和断开。
- 步骤3：通过控制开关管的开关时间，实现输出电压的调节。
2.步骤详解步骤1：输入电压转换输入电压经过变压器的变压转换，得到所需的输出电压。
变压器中的绕组通过磁场耦合，实现电压的传递和转换。
步骤2：开关管控制四个开关管按照一定的规律进行开关动作，实现对输入电压的导通和断开。
具体的开关管控制方式有多种，包括单稳态控制、正弦控制和方波控制等。
步骤3：输出电压调节通过控制开关管的开关时间，可以实现对输出电压的调节。
通常情况下，开关管的开关时间越短，输出电压越小；开关时间越长，输出电压越大。
四、全桥移相开关电源的优缺点1.优点•高效率：全桥移相开关电源具有较高的能量转换效率，能够充分利用输入电能，减少能量的损耗；•输出稳定：通过控制开关管的开关时间，可以实现对输出电压的精确调节，保持输出电压的稳定性；•体积小：全桥移相开关电源采用高频开关技术，可以大大减小变压器的体积，适用于体积要求较小的场合。
2.缺点•噪声干扰：由于开关管的开关动作产生的高频电磁干扰，可能对周围的其他电子设备产生干扰；•复杂控制：全桥移相开关电源的控制较为复杂，需要对开关管进行精确控制，对控制电路的设计和调试要求较高。
五、总结全桥移相开关电源是一种常用的电源转换电路，具有高效率、输出稳定和体积小的优点，但也存在噪声干扰和复杂控制的缺点。
第六章 软开关技术(移相全桥ZVS软开关电路分析)
td (lead ) 2CleadVin / I1
在这段时间里，原边电流等于折算到 原边的滤波电 ) / K
4.开关模态3 在 t2 时刻，关断 Q4，原边电流 i p 转 移到 C2和 C4中，一方面抽走 C2上的 电荷，另一方面又给 C4充电。 由于C2 和C4 的存在，Q4的电压是从零 慢慢上升的，因此 Q4是零电压关 断。这段时间里谐振电感 Lr 和C2 及 C4在谐振工作。原边电流 i p 和 C4 的电压分别为： 电容C2 ，
2.开关模态1 在 t 0 时刻关断Q 1，原边电流 i p 从 Q 1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 Q 1是零电压关断。
i p (t ) I p (t0 ) I1
vC1 (t )
到 t4 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
34 r P 3
Vin i p (t ) I p (t3 ) (t t3 ) Lr
in
6. 开关模态5 在 t 4 时刻，原边电流流经 Q2和 Q3。 由于原边电流仍不足以提供负载 电流，负载电流仍由两个整流管 提供回路，因此原边绕组电压仍 然为零，加在谐振电感两端电压 是电源电压Vin ，原边电流反向线 性增加。
到 t5 时刻，原边电流达到折算到原 I Lf (t5 ) / K 值，该开 边的负载电流 关模态结束。 持续时间为： L I (t ) / K
Vin i p (t ) (t t4 ) Lr
t45
移相全桥拓扑原理分析
移相全桥拓扑原理分析移相全桥是一种常见的开关电源电路拓扑结构，也是一种常用的变换器结构。
它具有输入电压范围广、输出功率可调、效率高等优点，被广泛应用于电力电子领域。
移相全桥拓扑电路由四个开关、一个输入电源、一个输出负载和一个输出滤波电容组成。
移相全桥的工作原理基于开关器件的导通和断开来实现电源与负载之间的能量传输。
其中，两个开关称为高侧开关(S1和S2)，两个开关称为低侧开关(S3和S4)。
S1和S3为一组开关，S2和S4为另一组开关，它们分别通过控制信号来实现导通和断开。
在移相全桥拓扑电路中，通过控制高侧开关和低侧开关的导通和断开时序，可以实现对输出电压和电流的控制。
拓扑电路的工作原理可分为四个阶段，即导通阶段、断开阶段、拓扑状态改变阶段和自由回馈阶段。
在导通阶段，高侧开关S1和低侧开关S4导通，低侧开关S3和高侧开关S2断开。
输出滤波电容开始充电，负载开始获取能量。
在断开阶段，高侧开关S1和低侧开关S4断开，低侧开关S3和高侧开关S2导通。
输出滤波电容继续放电，负载继续释放能量。
在拓扑状态改变阶段，高侧开关和低侧开关同时断开，输出电压振荡，然后高侧开关和低侧开关同时导通，输出电压逐渐恢复稳定。
这一过程使得变换器输出电压保持稳定，同时实现输入电源与负载之间的能量传递。
在自由回馈阶段，高侧开关和低侧开关交替导通和断开，向输出负载提供恒定的电能。
总结来说，移相全桥拓扑电路通过控制开关的导通和断开来实现对输出电压和电流的控制。
通过采用PWM技术，可以实现高效率、高精度的功率转换。
移相全桥拓扑电路被广泛应用于电力电子领域，例如开关电源、变频器、电动汽车充电器等。
软开关全桥变换器工作过程的详细分析
软开关全桥变换器工作过程的详细分析随着科技的进步和发展，我们的生活也变得越来越便利，电子设备也成为了我们不可或缺的一部分。
电子设备的核心部分是电路，而软开关全桥变换器则是电子设备中常用的电路之一。
软开关全桥变换器是一种高效、高性能的开关电源电路，可广泛应用于转换能源、交流变直流等领域。
软开关全桥变换器的主要工作原理是通过对输入电压的高频调制来控制输出电压的大小和方向。
在软开关全桥变换器中，有三个重要的部分：全桥电路、控制电路和保护电路。
全桥电路是软开关全桥变换器中的重要部分。
它由四个开关管（M1、M2、M3和M4）和四个二极管（D1、D2、D3和D4）组成。
当输入电压为正时，开关管M2和M4打开，M1和M3关闭，此时电路中的电流从左上方的输入电源流向右下方的输出负载。
当输入电压为负时，则刚好相反。
控制电路是软开关全桥变换器的核心部分，它可以控制开关管的开关状态，让输入电压经过高频调制，将其变成合适的输出电压。
控制电路一般由微控制器（MCU）和增量式编码器组成。
保护电路是为了在软开关全桥变换器发生故障时，能够及时地切断电路，避免因电路故障导致电路损坏。
保护电路包括过压保护、欠压保护、过流保护和过温保护等。
软开关全桥变换器工作的基本模式是负载调制。
通过控制电路，让开关管M1和M4关闭，M2和M3关闭，此时负载电压开始出现，输出脉冲的幅值也开始随着输入信号的变化而变化。
软开关全桥变换器具有许多优点，如高效率、低损耗、长寿命等，因此在很多领域得到了广泛的应用。
但与此同时，软开关全桥变换器也存在一些缺点，例如易受电磁干扰、电容和电感较大等问题。
在工程实际应用中，软开关全桥变换器也需要根据实际情况进行优化和改进。
为了提高软开关全桥变换器的效率和稳定性，支持快速调节和更高的工作频率，研究人员不断尝试新的电路结构和系统设计，以期达到更高的性能和更好的应用效果。
总之，软开关全桥变换器是电源电路的一种重要形式，对电子设备的运作具有极其重要的影响。
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3S 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:。
移相全桥大功率软开关电源的设计
移相全桥大功率软开关电源的设计移相全桥大功率软开关电源的设计1 引言在电镀行业里，一般要求工作电源的输出电压较低，而电流很大。
电源的功率要求也比较高，一般都是几千瓦到几十千瓦。
目前，如此大功率的电镀电源一般都采用晶闸管相控整流方式。
其缺点是体积大、效率低、噪音高、功率因数低、输出纹波大、动态响应慢、稳定性差等。
本文介绍的电镀用开关电源，输出电压从0~12V、电流从0~5000A 连续可调，满载输出功率为60kW.由于采用了ZVT软开关等技术，同时采用了较好的散热结构，该电源的各项指标都满足了用户的要求，现已小批量投入生产。
2 主电路的拓扑结构鉴于如此大功率的输出，高频逆变部分采用以IGBT为功率开关器件的全桥拓扑结构，整个主电路如图1 所示，包括：工频三相交流电输入、二极管整流桥、EMI 滤波器、滤波电感电容、高频全桥逆变器、高频变压器、输出整流环节、输出LC 滤波器等。
隔直电容Cb 是用来平衡变压器伏秒值，防止偏磁的。
考虑到效率的问题，谐振电感LS 只利用了变压器本身的漏感。
因为如果该电感太大，将会导致过高的关断电压尖峰，这对开关管极为不利，同时也会增大关断损耗。
另一方面，还会造成严重的占空比丢失，引起开关器件的电流峰值增高，使得系统的性能降低。
图1 主电路原理图3 零电压软开关高频全桥逆变器的控制方式为移相FB2ZVS 控制方式，控制芯片采用Unitrode 公司生产的UC3875N。
超前桥臂在全负载范围内实现了零电压软开关，滞后桥臂在75 %以上负载范围内实现了零电压软开关。
图2 为滞后桥臂IGBT 的驱动电压和集射极电压波形，可以看出实现了零电压开通。
开关频率选择20kHz ,这样设计一方面可以减小IGBT的关断损耗，另一方面又可以兼顾高频化，使功率变压器及输出滤波环节的体积减小。
图2 IGBT驱动电压和集射极电压波形图4 容性功率母排在最初的实验样机中，滤波电容C5 与IGBT 模块之间的连接母排为普通的功率母排。
学士学位毕业设计基于uc3875控制的移相全桥软开关电源的设计
学士学位毕业设计基于uc3875控制的移相全桥软开关电源的设计移相全桥软开关电源是一种常见的电源设计，通过使用uc3875控制器来实现对电源的控制和调节。
设计步骤如下：
1. 确定电源的输出需求：包括输出电压和电流要求。
根据实际应用需求确定。
2. 选择开关元件：根据输出电压和电流要求，选择合适的开关元件。
常用的开关元件包括IGBT和MOSFET等。
3. 选择变压器：根据输入电压和输出电压要求，选择合适的变压器。
变压器应具有足够的功率容量和高效率。
4. 设计控制电路：使用uc3875控制器来实现对开关元件的控制和调节。
uc3875是一种常用的PWM控制器，具有多种保护功能和调节特性。
5. 设计反馈电路：为了实现稳定的输出电压，需要设计合适的反馈电路。
反馈电路通常包括误差放大器和比较器等。
6. 进行仿真和优化：使用电路仿真软件进行电路仿真，并根据仿真结果对电路进行优化。
7. 制作电路原型：根据设计结果，制作电路原型进行测试和验证。
8. 进行性能测试：通过对电路原型进行性能测试，验证电源的输出性能和稳定性。
9. 进行安全测试：进行安全测试，确保电源符合相关的安全标
准和规定。
10. 进行系统集成：将电源集成到目标系统中，并进行系统测试和调试。
以上是基于uc3875控制的移相全桥软开关电源的设计步骤。
具体的设计过程中，还需要根据实际情况进行一些细节调整和优化。
ZVS全桥移相软开关电源
第18卷第4期2008年7月黑龙江科技学院学报Journa l o fH e ilongjiang I nstitute o f Science&TechnologyV o.l18N o.4Ju l y2008文章编号:1671-0118(2008)04-0302-04Z VS全桥移相软开关电源李春华,胡红林,王艳超(黑龙江科技学院电气与信息工程学院,哈尔滨150027)摘要:为了克服硬开关电源尖峰干扰大、可靠性差、效率低的缺点,分析了全桥移相软开关电路超前臂和滞后臂的不同工作状态,讨论了全桥移相软开关电路的占空比丢失现象,对软开关谐振器超前臂、滞后臂的并联电容和串联电感参数进行选取。
通过试制4k W全桥移相ZVS软开关电源,获得了变压器前端电压和电流波形。
结果表明:开关管实现了零电压变换,验证了谐振电感和谐振电容参数选取的正确性。
关键词:全桥移相;软开关;谐振中图分类号:TM46文献标识码:AFul-l bri dge phase-shifting ZVS power sourceLI Chunhua,HU H ong lin,WANG Yanchao(Co llege of E l ectr i cal and Infor mati on Eng i neeri ng,He ilong ji ang Institute of Science&T echno l ogy,H arbi n150027,China)Abst ract:D irected a t overco m ing the hard-sw itch i n g po w er supply.s shortco m ings,such as grea t peak i n terference,poor re liability,and l o w efficiency,this paper analyses the different states about the leadi n g ar m and t h e lagg i n g ar m o f t h e fu l-l bri d ge phase-sh ifting sof-t s w itching c ircu it and d i s cusses the duty factor l o ss of f u l-l bri d ge phase-sh ifting so f-t s w itch i n g c ircu i.t The paper a lso g ives the choice of the para m eter of the parallel capacitance and series i n ductance in t h e sof-t sw itch i n g resonator.s lead i n g ar m and lagg i n g ar m.The developm ent o f4k W Z VS fu l-l bri d ge phase-sh ift so f-t sw itch i n g po w er supp li e s m akes possi b le the w ave for m s of t h e front voltage and curren t co m ing fro m the transfor m ers.The results sho w that the s w itch i n g tube g i v es the possibility of zero-vo ltage transfor m ati o n,wh ich proves the co rrect cho ice of t h e para m e ters o f the i n ductor and resonant capacito r in the resonator.K ey w ords:f u l-l bri d ge phase-sh ifting;so f-t s w itching;resonance收稿日期:2008-05-26作者简介:李春华(1959-),女,黑龙江省尚志人,教授,硕士,研究方向:自动控制及智能控制,E-m ai:l lch-ysx@f126.co m。
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]。
全桥移相开关电源原理
全桥移相开关电源原理1. 引言全桥移相开关电源是一种常见的直流稳压电源，广泛应用于各种电子设备中。
它通过利用开关管的开关特性，将输入电压转换为稳定的输出电压，并能够根据负载变化实时调整输出电压。
全桥移相开关电源具有高效率、小体积、高稳定性等优点，在现代电子设备中得到了广泛应用。
本文将详细介绍全桥移相开关电源的基本原理，包括工作原理、主要组成部分和工作过程等内容。
2. 工作原理全桥移相开关电源由输入端、输出端和控制端三部分组成。
其基本原理是利用开关管的导通和截止特性，通过改变开关管的导通时间比例来调整输出电压。
全桥移相开关电源的工作过程可以分为四个阶段：充电、放电、正常工作和负载变化。
2.1 充电阶段在充电阶段，输入交流电通过整流器变为直流电，并经过滤波器得到平滑的直流信号。
这个直流信号经过一个脉冲变压器（Pulse Transformer）和一个开关管（Switching Tube）驱动电路，通过改变开关管的导通时间比例来调整输出电压。
2.2 放电阶段在放电阶段，当开关管导通时，通过脉冲变压器将直流信号转换为高频脉冲信号。
这个高频脉冲信号经过一个输出变压器（Output Transformer），经过整流滤波后得到稳定的输出电压。
2.3 正常工作阶段在正常工作阶段，全桥移相开关电源会根据负载的变化实时调整输出电压。
当负载增加时，控制端会感知到负载的变化，并通过反馈回路调整开关管的导通时间比例，使得输出电压保持稳定。
2.4 负载变化阶段在负载发生变化时，全桥移相开关电源会根据负载的特性进行调整。
当负载增加时，控制端会减少开关管的导通时间比例，以提供更大的输出电流。
当负载减少时，则相反地增加导通时间比例。
3. 主要组成部分全桥移相开关电源主要由以下几个组成部分组成：3.1 输入端输入端主要包括输入电源和整流滤波器。
输入电源可以是交流电源或直流电源，通过整流滤波器将输入信号转换为平滑的直流信号，用于后续的工作。
移相全桥零电压PWM软开关电路的研究
略大于开关管自身的寄生电容可减小管子之间的差
异。 实际中，可根据实验波形对其进行调整。 计算得
Llk=7.2 μH，实际取10～20 μH。 由于 要 兼 顾 轻 载 和 重 载，同 时 电 感 在 超 前 臂 谐 振 和 续 流 时 有 能 量 损 失 ，故
实际中取值较计算值略大为宜。
5 整机最大占空比合理性计算
第 43 卷第 1 期 2009 年 1 月
电力电子技术 Power Electronics
移相全桥零电压 PWM 软开关电路的研究
胡红林， 李春华， 邵 波 （黑龙江科技学院， 黑龙江 哈尔滨 150027）
Vol.43 No.1 January，2009
摘要:介绍了移相全桥零电压 PWM 软开关电路的组成及工作原理，从时域上详细分析了软开关的工作过程，阐述了
在开关电源中具有谐振开关和 PWM 控制特点 的移相全桥零 电 压 PWM 变 换 器 得 到 了 广 泛 应 用 ， 该 类 变 换 器 实 现 了 零 电 压 开 关 （ZVS），减 小 了 开 关 损耗，提高了电源系统的稳定性。 同时，电源可在较 高的开关频率下工作，因而大大减小了无源器件的 体积。 但移相全桥 ZVS 电路存在对谐振电感和电容 的合理选择及占空比丢失的问题，这就要求 ZVS 软 开关有一个合理的最大占空比。
实现 VQ1 零电压关断需要有：
uC1=
iCb 2C1
td1=
is 2nC1
td1≥Uin
（6）
式中：td1 为 VQ1，VQ3 死区时间；n 为变比。
要在全范围内实现超前臂的零电压开通， 必须
以 最 小 输 出 电 流 Iomin 和 最 大 输 入 电 压 Uinmax 来 选 取 C1，C3，即 C1=C3≤Iomintd1/（2nUinmax）。 4.2 串联电感的取值及滞后臂并联电容的选取
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:。
偷瞄大师笔记，终于弄懂移相全桥的分析与计算！
偷瞄大师笔记，终于弄懂移相全桥的分析与计算！电源联盟---高可靠电源行业第一自媒体在这里有电源技术干货、电源行业发展趋势分析、最新电源产品介绍、众多电源达人与您分享电源技术经验，关注我们，搜索微信公众号：Power-union，与中国电源行业共成长！偷瞄大师笔记，终于弄懂移相全桥的分析与计算！在早期的大功率电源（输出功率大于1KW）应用中，硬开关全桥(Full-Bridge)拓扑是应用最为广泛的一种，其特点是开关频率固定，开关管承受的电压与电流应力小，便于控制，特别是适合于低压大电流，以及输出电压与电流变化较大的场合。
但受制于开关器件的损耗，无法将开关频率提升以获得更高的功率密度。
例如：一个5KW的电源，采用硬开关全桥，即使效率做到92%，那么依然还有400W的损耗，那么每提升一个点的效率，就可以减少50W的损耗，特别在多台并机以及长时间运行的系统中，其经济效益相当可观。
随后，人们在硬开关全桥的基础上，开发出了一种软开关的全桥拓扑——移相全桥(Phase-Shifting Full-Bridge Converter，简称PS FB)，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(Zero voltage Switching，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IGBTT1,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R L: 移相全桥电源次级负载因为是做理论分析，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。
全桥软开关原理
全桥软开关原理说起全桥软开关原理，我有一些心得想分享。
咱们先从一个生活中的现象说起吧。
就好比我们家里控制灯的开关，普通开关就是直接硬生生地断开或者接通电路，电流一下子就被截断或者突然就通了，这就类似硬开关。
但是想象一下，如果这个开关能够更“温柔”一些，不是突然地开和关，那会怎么样呢？这其实就有点接近软开关的概念了。
全桥电路呢，就像是一个复杂的“电路协作团队”。
里面有四个开关，按照一定的方式排列在桥形结构里，就像十字路口四个方向的交通管制员一样相互配合。
全桥软开关工作的关键在于要让这些开关在一种相对理想的状态下导通和关断。
这要说到零电压开关（ZVS）或者零电流开关（ZCS）这样的概念了，这两个就是实现软开关的重要手段。
在实际的全桥电路中，往往会有电感、电容这些元件来帮忙。
比如电感就像是电流的“缓冲器”。
当开关要关断的时候，电感里储存的能量能够让电流慢慢变化，就不至于突然断流就像汽车在行驶中要刹车，如果有一个缓冲的过程是不是就不会那么剧烈颠簸？这就避免了开关过程中电压或者电流的突变带来的不良影响，就像避免车子急刹车产生的磨损或者零部件的突然冲击。
老实说，我一开始也不明白为什么要这么精心设计开关的状态呢？后来发现，这种软开关状态好处可多了。
在实际应用中，像是那些需要高效能电源转换的设备，比如说手机充电器、电脑电源适配器。
全桥软开关模式可以大大降低开关损耗，提高能量转换的效率。
而且在高频工作的时候，这个优势就更明显了，就像一个熟练的工人在高速作业的同时还能干得又快又好。
说到这里，你可能会问，这个原理听起来很不错，是不是很容易实现呢？其实不然。
这里面还涉及到很多精确的电路参数设计，如果电容或者电感的值不对，就像乐队里的乐器没调好音一样，整个软开关过程就不能完美地进行。
还有对开关晶体管的要求也很高，毕竟它们要在精确的时序下完成复杂的动作。
延伸思考一下，随着技术的发展，我们是否能进一步简化全桥软开关的设计，并且提高它的性价比呢？我们目前对全桥软开关原理的理解还在不断深入拓展，我也希望有更多的朋友能一起探讨这些有趣的电路现象。
一种移相全桥软开关DC-DC开关电源设计【文献综述】
毕业设计开题报告测控技术与仪器一种移相全桥软开关DC-DC开关电源设计1前言部分（阐明课题的研究背景和意义）课题研究的背景和意义：随着开关电源向高频化、高功率密度发展，人们愈来愈重视开关电源工作时日渐突出的开关损耗，开关损耗直接影响到开关电源的工作效率和可靠性。
传统的开关电源采用一个变压器实现交流电到直流电的转换，由于变压器体积大，转换效率低，造成了很大的浪费。
故本文拟设计基于UCC3895的移相全桥软开关电源控制核心板，实现输入380V交流，输出200V直流，效率85%以上。
大大提高了开关电源的转换效率，体积小，简单便携。
近年来，电力电子技术发展迅速，直流开关电源广泛应用于计算机、航空航天等领域。
过去，笨重型、低效电源装置已被小型、高效电源所取代，但是要实现电源装置的高性能、高效率、高可靠性并减小体积和重量，就必须实现开关电源的高频化。
开关电源的高频化不仅减小了功率变换器的体积，增大了变换器的功率密度和性能价格比，而且极大地提高了瞬时响应速度，抑制了电源所产生的音频噪声，从而已成为新的发展趋势。
然而功率变换器开关频率的进一步提高（传统PWM变换器中开关器件工作在硬开关状态），受以下因素的限制：（1）开通和关断损耗大；（2）感性关断问题；（3）容性开通问题；（4）二极管反向恢复问题；（5）剧烈的di／dt和du／dt冲击及其产生的电磁干扰（EMI）。
而软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一，它应用谐振的原理，使开关器件中的电流（或电压）按正弦或准正弦规律变化。
当电流自然过零时，使器件关断（或电压为零时，使器件开通）从而减少开关损耗。
它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题，而且还能解决由硬开关引起的EMI等问题。
[1]软开关电源是相对于硬开关电源而言的。
人们通常所说的开关电源，指的是硬开关电源，它是在承受电压或电流的情况下接通或断开电路的，因此在接通和关断的过程中会产生较大的损耗，并且开关频率越高，产生的损耗也越大。
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摘
要： 文章介 绍 了全桥移相软 开关电源的控制 方式 ， 分析 了超前和 滞后 桥臂 实现零 电压软开 关的条件． 而可 从
以降低 了电路 中的开关损耗和 开关噪 声． 系统的性 能更好． 使 关键 词 ： 移相软开关 ； 电压 开关； 零 开关损 耗 ； 关噪声 开 中图分类号 ：Ｐ ７ Ｔ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ７ ８ ２ （０ ２ ０ — ０ １０ １０ — ３０ ２ １ ）５ ０ ２ — ２
方波电压 ， 经高频变压器 的隔离和变压后 ， 在变压器副边得到
幅值 为 Ｋ的交 流方波 电压 ，然后通 过 Ｄ 和 Ｄ ２构成的输 Ｒ１ Ｒ 出整流桥 。Ｌ 和 ｃ 组成 的输 出滤波器将 这个直 流方波 电压 ｒ ｒ 中 的 高 频 分 量 滤 去 ，在 输 出 端 得 到 直 流 电压 ，其 值 为 ：
制 方式工作 的全桥零 电压开关 Ｐ ＷＭ变 换器 中的器件工作 于
软开关状态 ， 开关 损耗小 ， 开关频 率可 以提 高 ， 开关拓 扑中 但 多了一个谐振电感 ， 导通损耗大 。 （） ３ 以移相 控制方 式工作 的全桥零 电压 开关 Ｐ ＷＭ变换
器 是零 电压开关 准谐振 技术 和 Ｐ ＷＭ技术 相结 合 的产物 ， 其
Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｕ ｌｂ ｉ ｇ ｈ ｓ ｈ ｆｅ ｏ ｔ ｓ ｔ ｈ ｄ ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ ａ ｙ ｉ ｆ ｆ ｌ ｒ ｄ ｅ ｐ ａ ｅ ｓ ｉ ｄ ｓ ｆ ｗｉｃ ｅ ｏ ｒ ｓ ｐ ｌ ｔ
】 ｌＮ ｎ ，Ａ Ｆａ
（ｅ ａｔｅ ｔｏ ｌ ｔｃｌＥ ｇｎｅｉｇ ｈｎ ｉＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅ ｈ ｏ ｇ，ａｚ ｏｇＳ ａｘ ７ ３ ０，ｈｎ） Ｄ ｐｒ ｎ ｆＥｅ ｒ ａ ｎｉｅｒ ， ａｘ ｎｖ ｓｙ ｆ Ｔ ｃｎ ｌ ｙ ｎｈ ｎ ｈｎ ｉ２ ０ ３Ｃ ｉａ ｍ ｃｉ ｎＳ ｅ ｉ ｏ Ｈ ，
国内外 电力 电子学界 自 ７ ０年代开始 ， 不断研究开发高频 软 开关 技术 ， 各种新 的软开关 变换技术不断被推 出 。８ ０年代 后期 ，许多专 家进一 步研 究开发能实现恒频技术 的软开关技
桥移 相软开关 技术成为低压 、 大电流电源模块 的首选 。
１ 全桥 Ｄ ／ Ｃ变 换器 的软 开 关控 制方 法 ＣＤ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ａ ｔ ｌ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ｏ ｔｏｌ ｄ ｍａ ｎ ｒ ｏ ｕ ｌ ｒｄ ｅ ｐ ａ ｅ ｈ ｆ ｄ ｓ ｆ ｗｉ ｈ ｄ ｐ ｗ ｒ ｓ ｐ ｌ． ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｒｉ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｅ ｆ ｆ ｌ ｃ ｅ ｂ ｉ ｇ ｈ ｓ ｓ ｉ ｅ ｏｔ ｔ ｓ ｔ ｅ ｏ ｅ ｕ ｐｙ ｃ Ｌ ａ ｌ ｇ ｌｇ ｈ ｗ ｔ ｅ ｌ ｅ ｚ ｒ ｏ ｔｇ ｗｉ ｈＴ ｅ ｅｏ ｅ ｓ ｃ ｉ ｇ ｌ ｓ ｎ ｏｓ ｓ ｒ ｄ ｃ ｄＳ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｉ ｂ ｔ ｒ ｅ ｄ ａ ｅ ｏ ｏ ｒ ａ ｉ ｅ ｏ ｖ ｌ ｅ ｓ ｔ ． ｈ ｒ ｆｒ ｗｉｈ ｎ ｏ ｓ ａ ｄ ｎ ｉｅ ｉ ｅ ｕ ｅ ．ｏ ｐ ｒ ｍａ ｃ ｓ ｅｔ ． ｚ ａ ｃ ｏ ｅ
＿
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｐ ａ ｅ ｓ ｉ ｄ ｓ ｆ ｓ ｉ ｈｚ ｒ ｏ ｔｇ ｗｉ ｈ ｗｉ ｈｎ ｏ ｓ ｗｉ ｈ ｎ ｏｓ ｈ ｓ ｈｆ ｏ ｗ ｔ ； ｏ ｖ ｌ ｅ ｓ ｔ ；ｓ ｔ ｉ ｇ ｌ ｓ ； ｔ ｉ ｇ ｎ ｉ ｔ ｔ ｃ ｅ ａ ｃ ｃ ｓ ｃ ｅ
图 １ 为全桥 移相 Ｐ ＷＭ ＣＤ Ｄ ， Ｃ变换器 的基本 电路结构 。 通过对开关管的控制 ， Ａ 在 Ｂ两点得 到一个 幅值 为 ｖ ｉ ｎ的交流
术， 兼有 准谐 振变换 器与 Ｐ ＷＭ 变换器 的优 点 ， Ｚ Ｓ（Ｃ ） 即 Ｖ ＺＳ
Ｐ ＷＭ 变 换 技 术 。
在全桥 变换 器的软开关研 究中 ，发现移相控制是全桥变 换器理想 的软开关控制方法 。与传 统 Ｐ ＷＭ控制相 比， 移相控 制具有 如下 特点：
其中 Ｖ 为输入 电压 ， 。 ｖ 为输 出电压 ， 占空 比。 Ｄ为 下面分别介绍这六种工作方式： （ ） ３ 臂不增加导 通时 间 ， ２ 臂 向后 增加一 １Ｑ＆Ｑ 桥 Ｑ＆Ｑ 桥
段导通时间 。
（） Ｐ ２ 以 ＷＭ控 制方式工作 的全桥 Ｐ ＷＭ变换器 中的器件 工 作于硬 开关 状态 ， 开关 损耗 ， 开关 频率 难 以提 高； 以移相控
、 ｒ ｒ
（ ）ＷＭ控 制 和移 相 控制 同属 于 方波 逆 变 控 制方 式 。 １Ｐ
Ｐ ＷＭ控制通 过改变器件驱 动信号脉宽大小来 调节输 出电压；
移相控 制通 过改变逆变电路 中两桥臂对角管驱动信号 的移相
角 大小 来调节输出电压 。
ＶｏＤ ＝
＾
Ｄ＝ —
ｌＳ ，
（） １
（ ） ３ ２ Ｑ＆Ｑ 桥臂 向前增加一段导通 时间 ， 同时 Ｑ＆Ｑ 桥臂 ：
向后 增加一段导通时 间。 （ ） － ３ 臂导通 时间 向前增加 到 １ Ｔ ，同时 Ｑ＆ ３ Ｑ＆Ｑ 桥 ／ ｓ ２ ｚＱ 桥臂 向后 增加一段导通时间 。
（ ）Ｑ＆ ， 臂 不 增 加 导 பைடு நூலகம் 时 间 ，同 时 Ｑ＆Ｑ 桥 臂 导 通 ４ Ｑ 桥 ２
第 ３ ９卷 第 ５期 ・ 术 学
ＶｏＩ ． ３９ Ｍ ａｙ． ５
湖
南
农
机
２０１ 年 ５ 月 ２
Ｍ ａｙ ２０１ ２
ＨＵＮＡＮ ＡＧＲＩ ＣＵＬ ＴＵＲＡＬ ＭＡＣＨＩ ＲＹ ＮＥ
全桥移相软 开关 电源 的分析
袁 帆
汉中 ７ ３０ ） ２ ０ ３ （ 西理 工学 院 电气 工程 学 院 ， 西 陕 陕