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移相全桥两大拓扑经典结构,你知多少?

时间:2021-02-02 11:10:42  来源:  浏览量:

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

为了实现滞后桥臂的零电压,一般在原边串联电感(如图1 所示)。

增大变压器漏感,以增加用来对开关输出电容放电能量。

该电路具有较大的循环能量,变换器的导通损耗较大,且增大了占空比的丢失。

在实现滞后桥臂的同时,为了进一步扩大负载范围,可在原边上再串联上一饱和电感,该电路可减小占空比的损失和减小变压器副边的寄生振荡,但是饱和电感工作在正、负饱和值之间,而且频率很高,使得饱和电感的损耗较大,在低的输入电压情况下会引起较为严重的副边占空比丢失。

2.2 原边串联二极管钳位电路及其改进电路

上述电路虽然实现了全桥移相电路的ZVS,但是并没有很好地解决输出整流二级管在反向恢复过程中的电压尖峰问题,基于此有文章提出了钳位电路(如图2)

该电路在变压器原边增加一个谐振电感和两个钳位二级管,消除了输出整流管上的电压尖峰和电压振荡,从而省去了吸收电路,可以选择低压的整流管,该电路的主要缺点是:

1)在原边电压为0 时,谐振电感被钳位二极管短路,其电流保持不变,在电感钳位二极管和开关管中产生较大的导通损耗;

2)增加了钳位二极管的电流有效值和关断损耗;

3)为了防止直流偏磁,一般采用隔直电容与变压器或谐振电感串联,但隔直电容上的直流分量会导致变压器原边电流或谐振电感电流不对称,影响变换器的可靠工作。

上述电路的拓扑改进,把谐振电感和变压器互换位置,使钳位二极管在一个周期内只导通1 次,降低了钳位二极管有效值,降低了导通损耗,进一步提高了变换器效率。

2.3 副边RCD 钳位电路拓扑

图2 及其改进拓扑者是在原边加钳位二极管。

另一种方法是在副边加钳位电路。

图3就是一改进的副边RCD 钳位电路拓扑,该电路能有效抑制副边管的电压过冲,同时导通损耗也较低,主要缺点是吸收电路损耗大,降低了变换器的效率。

2.4 加辅助谐振网络电路拓扑

为了能使全桥变换电路能够工作在更大的负载范围。

下面给出了一种新颖的变换器拓扑(如图4)

在1 图的基础上加入一个辅助谐振网络,其拓扑具有以下特点:

1)在任意负载和输入电压范围内实现零电压开关

2)占空比丢失减小到近似接近于0

3)电路的电感、电容、二极管的电流、电压应力很小,且与负载无关。

2.5 一种新型的ZVS 变换器拓扑及其派生电路

下面给出一种新型的变换器拓扑及其派生电路。

全桥变频电路(如图5)

提出了一种

详情请见:凌力尔特技术论坛-与非网

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