新型移相全橋零電壓開關(guān)PWM變換器

1、 6 電 工 技 術(shù) 學(xué) 報(bào) 2011 年 圖 10 圖7 Fig.7 采用有源鉗位的一次側(cè)電流、整流電壓 clamp Fig.10 Primary current and rectifiers voltage using active 超前橋臂功率管關(guān)斷波形（ 10% 負(fù)載） Turn-off waveforms of leading-leg switch at 10% load 圖 11 所示為 50%負(fù)載時(shí)串聯(lián)飽和電感 Ls 方式 下的滯后橋臂開通過程驅(qū)動(dòng)信號(hào) Vgs、漏源電壓 Vds 波形。采用 Ls 后，滯后橋臂 ZVS 范圍已按照設(shè)計(jì) 要求擴(kuò)展到 50%負(fù)載范圍。 圖8 Fig.8

2、 飽和電感電壓和電流波形 圖 11 Fig.11 滯后臂功率管開通過程波形 waveforms （帶飽和電感， 50% 負(fù)載） Turn-on waveforms of lagging-leg switch at 50% load with saturated inductor The saturated inductor voltage and current 圖 9 所示為 10%負(fù)載時(shí)超前橋臂功率管開通過 程驅(qū)動(dòng)信號(hào) Vgs、漏源電壓 Vds 波形。開關(guān)管的正向 驅(qū)動(dòng)信號(hào)是在漏源電壓 Vds 降為零后加上的，實(shí)現(xiàn) 了零電壓開通（ ZVS） 。圖 10 所示為關(guān)斷過程波形。 由于 MOSF

3、ET 寄生電容較大，驅(qū)動(dòng)信號(hào) Vgs 過零關(guān) 斷約 200ns 后，漏源電壓 Vds 才上升，因此功率管很 好地實(shí)現(xiàn)了零電壓關(guān)斷。 為了對(duì)比分析，圖 12 所示為不串聯(lián)飽和電感 Ls 方式下滯后橋臂開通過程驅(qū)動(dòng)信號(hào) Vgs、 漏源電壓 Vds 波形。此時(shí)變換器開關(guān)管已喪失 ZVS 條件，開 關(guān)切換時(shí)，產(chǎn)生很大涌流沖擊，并通過開關(guān)密勒效 應(yīng)耦合到驅(qū)動(dòng)電路，產(chǎn)生嚴(yán)重的開關(guān)噪聲。 圖 12 圖9 Fig.9 超前橋臂功率管開通波形（ 10% 負(fù)載） Fig.12 滯后臂功率管開通過程波形 （無飽和電感， 50% 負(fù)載） Turn-on waveforms of lagging-leg switch

4、at 50% load with no saturated inductor Turn-on waveforms of leading-leg switch at 10% load 第 26 卷增刊 1 劉松斌 等 新型移相全橋零電壓開關(guān) PWM 變換器 7 圖 13 所示為鉗位管驅(qū)動(dòng)信號(hào)和鉗位電容電流 波形，鉗位電容電流在穩(wěn)態(tài)時(shí)平均電流為零。鉗位 電容峰值電流和電容選擇滿足設(shè)計(jì)要求。 計(jì)，通過實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了新型移相全橋零電壓開關(guān) PWM 變換器工作原理的正確性并得出結(jié)論如下： （ 1）在變壓器的一次側(cè)串聯(lián)飽和電感，利用其 特有的臨界飽和電流特性，可有效地?cái)U(kuò)大零電壓開 關(guān)的負(fù)載范圍。 （ 2）

5、在整流管兩端并聯(lián)有源鉗位吸收電路，能 有效地抑制整流管電壓過沖和振蕩，從而有效降低 整流管電壓應(yīng)力。 （ 3 ）在變壓器的一次側(cè)串聯(lián)飽和電感的移相全 橋零電壓開關(guān) PWM 變換器的效率較沒有串聯(lián)飽和 電感變換器的效率高， 特別在輕載時(shí)效率尤為明顯。 參考文獻(xiàn) 圖 13 鉗位管驅(qū)動(dòng)信號(hào)和鉗位電容電流波形 The clamp switch drive signal and clamp capacitor current waveform Fig.13 1 2 阮新波 , 嚴(yán)仰光 . 脈寬調(diào)制 DC/DC 全橋變換器的軟 開關(guān)技術(shù) M. 北京 : 科學(xué)出版社 , 1999. Jang Y and J

6、ovanovic M M. A new family of full-Bridge ZVS convertersJ. IEEE Transactions on Power Electronics, 2004, 19(3: 701-708. 圖 14 所示為實(shí)測變換器的效率曲線。 采用飽和 電感后，輕載效率有明顯提高。 3 Ruan X, Yan Y. A novel zero-voltage and zero current switching PWM full-bridge converter using two diodes in series with the lagging legJ.

7、 IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2001, 48: 777-785. 4 Cho J G, Back J W, Jeong C Y, et al. Novel zero-voltage and zero-current-switching (ZVZCS full bridge PWM converter using a simple auxiliary circuitC. IEEE Applied Power Electrionies 圖 14 Fig.14 變換器效率曲線 5 Conference, 1998: 834-839. Kim E S, Joe K Y, Kye M H, et al. An improved ZVZCS PWM full bridge dc/dc converter using energy recovery snubberC. IEEE Applied Power Electrionies Conference, 1998: 1014-1019. 作者簡介 劉松斌 男， 1970 年生，博士，副教授，研究方向?yàn)殚_關(guān)電源拓 Measured efficiency of converter 6 結(jié)論 本文研究了新型移相全橋零