280 W移相全桥软开关DC／DC变换器设计

摘要：为抑制输出整流二极管反向恢复引起的电压振荡，采用原边带箝位二极管的电路拓扑设计DC／DC变换器。通过调节移相角调节输出电压，利用开关管的结电容和外接电容以及原边串联电感作为谐振元件，使开关管能进行零电压开通和关断，与传统的移相变换器相比，在变压器原边增加了2个二极管对输出整流二极管进行箝住，实验表明，该方案在实现开关管零电压开通和关断的同时，能够抑制输出整流二极管两端的电压振荡，减小输出整流二极管的电压应力。
关键词：软开关变换器；寄生振荡；箝住二极管；尖峰电压

移相控制的全桥PWM变换器是最常用的中大功率DC／DC变换电路拓扑形式之一。移相PWM控制方式利用开关管的结电容和高频变压器的漏电感或原边串联电感作为谐振元件，使开关管能进行零电压开通和关断，从而有效地降低了电路的开关损耗和开关噪声，减少了器件开关过程中产生的电磁干扰，为变换器提高开关频率、提高效率、减小尺寸及减轻质量提供了良好的条件。然而，传统的移相全桥变换器的输出整流二极管存在反向恢复过程，会引起寄生振荡，二极管上存在很高的尖峰电压，需增加阻容吸收回路进行抑制，文献提出了两种带箝位二极管的拓扑，可以很好地抑制寄生振荡。本文采取文献提出的拓扑结构，设计了一台280 W移相全桥软开关DC／DC变换器，该变换器输入电压为194～310 V，输出电压为76V。

1 主电路拓扑及工作过程分析
本设计所采用的主电路拓扑如图1所示。其中VQ1～VQ4为4个开关管，VD1～VD4分别是4个开关管的寄生二极管，C1～C4分别为4个开关管的结电容和外接电容，VQ5和VQ6是2个箝位二极管，Lr是谐振电感，VDR1和VDR5为输出整流二极管，CDR1和CDR2为输出整流二极管的等效并联电容。VQ1和VQ3组成超前桥臂，VQ2和VQ4组成滞后桥臂，每个桥臂的2个开关管互补180°导通，2个桥臂的导通角相差1个相位。即移相角，通过调节该相位就可以调节输出电压。这种拓扑通过增加2个箝位二极管VQ5、VQ6来消除次级整流管反向恢复引起的电压振荡，减小了次级整流管的电压应力，并且箝位二极管VQ5、VQ6，在一个周期里分别只导通一次，减小了二极管VQ5，VQ6的电流损耗，提高了变换器的效率。图2为变换器的工作波形，其中，iLr为Lr上的电流，ip为变压器原边电流，UAB为A、B两点电压差，iD5为VD5的电流，iD6为VD6的电流。