全桥变换器原理及设计 ppt课件

Lr
loss
KVinT o K 2Lf
4 Lr KVinT o
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3.3整流二极管的换流
全桥整流 优点：反向电压低(Vsec) 缺点：成本高，压降大
超前臂：输出滤波电感Lf与谐振电感Lr是串联的，用来实现ZVS的能量 是Lf与Lr中能量之和。---较易
滞后臂：变压器副边是短路的，用来实现ZVS的能量只是谐振电感Lr中 的能量。---较难
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12
3.2副边占空比丢失
副边占空比丢失是PS-ZVS-PWM变换器中的一个特有现象：副边占空 比Dsec小于原边占空比D，其差即是占空比损失Dloss。图中阴影部分 即是副边丢失的电压方波。
3
1 全桥、PS-PWM控制概念之一
D1 Q1
D3 Q3
C Lf
D5
D7
A Vin
T Cf
D2 Q2
B
D4 Q4
K:1 D6
D8 D
Vo Rload
VAB
Vin
Vsec
Vin/K
VCD
Vin/K
VO 0
DVin/K Ton
Vin Vin/K Vin/K
Ts/2
t
图1.1 DC/DC全桥变换器及其基本工作波形
Vin/2
A
B
Q1
D1
D1 Q1 C1 Vin/2
A Vin
B
Vin/2
D2
C2
Q2
D1 Q1
D3 Q3
A Vin
B
D2 Q2
D4 Q4
Vin/2
Ts/2
0
Ton
Ts
t
Vo=DVin/4
Vin/2
Ts/2
0
Ton
Ts
t
Vo=DVin/2
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D=2Ton/Ts
Vin
Ts/2
0
Ton
Ts
t
Vo=DVin
PWM(脉冲宽度调制Pulse Width Modulation)：保持Ts不变， 改变Ton调控输出。
PFM(脉冲频率调制Pulse Frequency Modulation):保持Ton 不变， 改变Ts 调控输出。
实际广泛采用PWM，因为定频PWM开关时：输出电压中的谐
波频率固定，滤波器设计容易，开关过程所产生的电磁干扰易控制；控 制系统易实现。
移相控制方式：一个桥臂的两个开关管的驱动信号180度互补导
通且中间有死区，两个桥臂的导通角相差一个相位，即移相角。通过调 节移相角的大小来调节输出电压。
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5
2 PS-FB ZVS-PWM DC/DC变换器工作过程
D1 C1
D3 C3
Q1
Q3
C Lf
D5
D7
T
A
Lr
Cb
Vin
Cf
B
D2 C2
Q1
软 开 软开
软开 关 开
软
关 通 关通
关通 断 通
关
断 Q2 断 Q3
断
Q1
Q4
断
ZVS
ZVS
ZVS
ZVS
开通
开通
开通 PP开T课通件
10
工作过程(续)
Q1
Q2
Q1
Q4
Q3
Q4
ip
I0
I2
VAB
0
Vin
Vrect 0
Vin/K
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12
0
Vin
Vrect 0
Vin/K
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12
Q1 D2 Q4 D3
Q2 D1 Q3 D1
Q1
软 开 软开
软开 关 开
软
关 通 关通
关通 断 通
关
断 Q2 断 Q3
断 Q1
Q4
断
ZVS
ZVS
ZVS
ZVS
开通
开通
开通
开通
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7
工作过程(续)
由Dloss计算式可知：Lr越大， Dloss越大；Vin越低， Dloss越大。 Dloss的产生使得Dsec减小，为了在副边得到要求的电压，就要减小变
压器匝比。而K的减小带来两个问题：①原边电流增加，开关管峰值电 流增加，通态损耗增加；②副边整流管耐压增加。
D I 1 D I 4Lr
关
断 Q2 断 Q3
断
Q1
Q4
断
ZVS
ZVS
ZVS
ZVS
开通
开通
开通 PP开T课通件
9
工作过程(续)
Q1
Q2
Q1
Q4
Q3
Q4
ip
I0
I2
VAB
0
Vin
Vrect 0
Vin/K
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12
Q1 D2 Q4 D3
Q2 D1 Q3 D1
Q4
断
ZVS
ZVS
开通
开通
PPT课件
8
工作过程(续)
Q1
Q2
Q1
Q4
Q3
Q4
ip
I0
I2
VAB
0
Vin
Vrect 0
Vin/K
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12
Q1 D2 Q4 D3
Q2 D1 Q3 D1
Q1
软 开 软开
软开 关 开
软
关 通 关通
关通 断 通
全桥变换器的原 理与设计
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1
主要内容
1 全桥、PS-PWM控制概念 2 PS-FB ZVS-PWM DC/DC变换器工作原理 3 移相全桥ZVS PWM 直流变换器关键问题 4 主电路参数设计 5小信号模型建立方法
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2
1 全桥、PS-PWM控制概念之一
单管、双管、四管（电压电流定额相同） 变换器输出功率比较
Q1
Q2
Q1
Q4
Q3
Q4
ip
I0
I2
VAB
0
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Vin
Vrect 0
Vin/K
t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12
Q1 D2 Q4 D3
Q2 D1 Q3 D1
Q1
软 开 软开
软开 关 开
软
关 通 关通
断 Q2 断 Q3
ZVS
ZVS
开通
开通
关通 断 通
关
断 Q1
功率开关管的电压和电流定额相同时，变换器的输出功率通 常与所用功率开关管数成正比，即双管隔离型直流变换器的 输出功率为单管的两倍，为四管全桥变换器的一半。
推荐应用于在中大功率的一次电源中。

Q1&D1~Q4&D4构成两个桥臂， D是占空比：
D
Ton
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Ts / 2 4
1 全桥、PS-PWM控制概念之二
D4 C4
Q2
Q4
K:1 D6
D8 D
图2.1 PS-FB ZVS-PWM DC/DC变换器原理图
Vo Rload
C1~C4开关管外并电容或寄生电容 Lr串联电感或变压器漏感 Cb隔直电容，隔直电压一般为电源电压的10%
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工作过程(续)
Q1
Q2
Q1
Q4
Q3
Q4
ip
I0
I2
VAB
Q1 D2 Q4 D3
Q2 D1 Q3 D1
Q1
软 开 软开
软开 关 开
软
关 通 关通
关通 断 通
关
断 Q2 断 Q3
断
Q1
Q4
断
ZVS
ZVS
ZVS
ZVS
开通
开通
开通 PP开T课通件
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3 PS-FB ZVS-PWM变换器一些问题
3.1两桥臂实现ZVS的差异
要实现ZVS开通，必须要有足够的能量来抽走将要开通的开关管并联电 容上的电荷，并给同一桥臂将要关断开关管并联电容充电。