全桥移相软开关电源的分析
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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
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
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
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
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 出百度文库。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
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 ，
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：
、 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 通 时 间 ，同 时 Ｑ＆Ｑ 桥 臂 导 通 ４ Ｑ 桥 ２
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
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 ：
＿
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
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
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
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
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 出百度文库。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
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 ，
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：
、 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 通 时 间 ，同 时 Ｑ＆Ｑ 桥 臂 导 通 ４ Ｑ 桥 ２
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
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 ：