零压零流开关电源的研究与应用

摘要：提出一种新型的软开关电路拓扑，通过仿真分析和试验验证，实现了变换器的零压零流开关特性，降低了开关损耗，并已应用于通信开关电源。

关键词：变换器零压零流开关仿真

Study and Application of Zero Voltage Zero Current Switching Power Supply

Abstract:A novel soft switching circuit topology is introduced in this paper.Through the simulation analysis and experimental results,the zero voltage zero current switching characteristics of converter are realized,the switching losses are reduced and it has been applied in communication power supply.

Keywords:Converter,Zero voltage zero current switching,Simulation

1引言

目前，具有谐振软开关和PWM控制特点的，相移全桥零电压PWM(FBZVSPWM)变换器得到了广泛应用，由于功率开关器件实现了零电压开关，从而减小了开关损耗，提高了电源系统的稳定性。但是，FBZVSPWM变换器仍然存在占空比丢失严重、环路导通损耗大等缺点。为此，在以上研究的基础之上，本文提出了一种新型的零电压零电流拓扑结构，改善了器件的运行状态，通过仿真分析和试验研究，实现了变换器的零压零流开关特性，并已成功用于通信开关电源。

2工作原理

相移全桥零压零流PWM(FBZVZCSPWM)逆变电路的结构如图1所示。S1～S4为功率开关器件，D1～D4为器件自身反并二极管，D5和D6为阻断二极管，C1～C2为S1和S2的旁路电容，Cb为隔直电容。零压零流逆变电路的相关波形如图2所示。

　　在零压零流软开关逆变电路的工作过程中，半个周期有六种工作模式，如图3所示。具体工作过程如下：

图1零压零流逆变电路原理图

图2零压零流逆变电路相关波形

Mode1:

　　[t0～t1]期间，S1、S4导通，uAB=Ui，变压器T向次级传递能量，隔直电容Cb电压线性上升。

Mode2:

　　[t1～t2]期间，S1关断，S4仍然导通，S1两端并联电容C1充电至Ui,S2两端并联电容放电至零时，S2的反并联二极管D2导通，若S2随后导通，即为零电压导通。

Mode3:

　　[t2～t3]期间，S1、S4导通，uAB=0，隔直电容Cb电压全部加在变压器T漏感上，初级电流线性下降至零。

Mode4:

(a)Model(t0～t1)

(b)Mode2(t1～t2)