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不对称半桥变换器的研究

作者:时间:2011-03-19来源:网络收藏

摘要:介绍了一种利用互补的PWM控制的称半桥DC/DC。分析了电路的稳态过程和开关的ZVS过程,同时对开关达到ZVS的条件进行了分析。实验结果表明了这种电路对提高效率的有效性。为了进一步改进电路,针对电路输出二极管的电压应力的不平衡,提出了一种副边绕组不相等的拓扑,并进行了分析。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/179406.htm

关键词:称半桥;零电压开关;效率

 

 

1 引言

近年来,软开关技术得到了广泛的发展和应用,提出了不少高效率的电路拓扑,其中称半桥是一个比较典型的电路。

不对称半桥是一种适用于中低功率的DC/DC零电压开关(ZVS)电路。该电路采用固定死区的互补PWM控制方式,不需要外加元件,充分利用电路本身的分布特性,通过变压器漏感和开关寄生电容的谐振,实现零电压开关。这种电路保持了PWM开关模式的低开关导通损耗,而且消除了开关的导通损耗,因此,可以得到很高的效率。

2 主电路的工作原理分析

2.1 电路的稳态分析

不对称半桥的主电路如图1所示。图1中包括两个互补控制的功率MOSFET,其中S1的占空比为D,S2的占空比为(1-D),DS1和DS2是开关的体二极管,CS1CS2分别是开关的结电容。隔直电容Cb,作为开关S2开通时的电源。包括漏感Lk,励磁电感Lm的中心抽头的变压器,原边匝数为Np,副边匝数分别为Ns1Ns2。半桥全波整流二级管D1和D2。输出滤波电感L,电容Cf和负载RL

图1 不对称半桥主电路图

电路的稳态工作原理为:

1)当S1导通时,变压器原边承受正向电压,副边NS1工作,二极管D1导通,开关S2,二极管D2截止;

2)当S2导通时,隔直电容Cb加在变压器的原边,副边NS2工作,开关S1,二极管D1截止。

理想的工作波形见图2。其中n1=Np/NS1n2=Np/NS2,且n1=n2=n。通过对电路的稳态分析,可以得到以下的一些公式。

图2 不对称半桥的理想波形

由于变压器的伏秒平衡,电压的直流分量都加在隔直电容Cb

Vcb=DVin (1)

从输出滤波电感的磁平衡,可推导出输出电压

Vo= (2)

2.2 开关的ZVS过程分析

下面分3个工作模式来分析开关S2的ZVS过程。理想的工作波形见图3。

图3 不对称半桥开关S2的ZVS过程的波形

1)开关模式1(t0t1) 在t0时刻,S1关断,S1的寄生电容CS1被线性充电,S2的寄生电容CS2线性放电。变压器副边D1续流。此阶段在t1时刻vA=Vcb结束。

2)开关模式2(t1t2t=t1时,变压器原边电压变为负,电容CS1CS2和漏感Lk发生串联谐振。

vA(t)=VcbIp1Znsinωk(tt1) (3)

ip(t)=Ip1cosωk(tt1) (4)

式中:Ip1t1时的变压器原边电流;

Zn为特征阻抗,Zn=

ωk为谐振角频率ωk=


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关键词: 研究 变换器 不对

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