移相桥滞后桥臂实现零电压开关的方法综述

图5 新的并联谐振网络的ZVS移相全桥变换器控制策略

5 一种全新的PWM-ZVS-FB变换器

上述电路都有一个共同的缺点，即在轻载时实现零电压开关比较困难，并且增加了两个谐振开关，使得控制电路变得非常复杂。文献[4]中提出了一种全新的PWMZVS-FB变换器，如图6所示，变换器各点波形如图7所示。左桥臂是滞后桥臂，右桥臂是超前桥臂。左桥臂和左边两个电容（两个电容很大，可以看成是两个电压源），变压器T₁构成一个半桥拓扑结构；左右桥臂和变压器T₂构成一个全桥拓扑结构，左桥臂上下开关的导通时间为半个周期（死区时间忽略不计）。通过调节右桥臂与左桥臂开通和关断信号的相位，实现电压的调节。其滞后桥臂零电压开关主要通过变压器T₁和变压器T₂的励磁电流来实现。为减少占空比的丢失，将两个变压器的漏感取得比较小，变压器T₁上的励磁电流波形如图8所示，因此，变压器T₁的励磁电流的增大不会引起占空比的丢失，而变压器T₂的励磁电流波形如图9所示，它的增大会引起开关导通损耗增加。为了降低占空比损失，避免引起过多的开通损耗，将变压器T₁的励磁电流取得比较大，将变压器T2的励磁电流和两变压器的漏感取得比较小。由于输出电压等于变压器T₁和变压器T₂的副边电压值之和，当两个变压器副边电压和变为零时，开关S₁上的电压已抽走了一部分，在原边被副边钳位后，S₁上的电压不是V_in，而是低于V_in，使实现滞后桥臂开关管的零电压开通更加容易。由理想波形图图7分析可看出，由于两个变压器同时传送能量，该电路的输出电压的纹波也很小，这样输出滤波电感可以设计得很小，从而减少了设计成本和变换器的体积。

图6 全新的PWM-ZVS- FB变换器

图7 全新的PWM-ZVS-FB变换器各点波形

图8 变压器T₁原边励磁电流波形

图9 变压器T₂原边励磁电流波形

该拓扑结构在没有增加任何开关管的情况下，成功实现零电压开关，而且由于变压器T₁的存在，使得零电压开关可以在轻载时能够实现。同时又使输出的性能得到改善。

6 结语

传统移相桥通常用于大功率的开关电源中，其滞后桥臂开关管难以实现零电压开通制约着它的应用，为更好地改善滞后桥臂的开通条件，真正实现零电压开通，许多技术和拓扑被提出。本文通过对传统的移相PWM-ZVS-FB变换器的特点及其存在问题进行分析，并对最近出现的实现全桥零电压开关的解决方法进行详细的分析，比较了它们的优缺点。这几个方法和拓扑都大大改善了滞后桥臂的开通条件，特别是最后的那种方法不但实现了零电压开关，还改善了输出滤波条件，值得我们进行更深入的研究。