一款高频输出不对称半桥逆变器的诞生

图2 不对称半桥逆变器的关键波形

软开关实现条件

不对称半桥逆变器在死区时间内要有足够的能量来抽走将要开通的开关管结电容或者外并电容上的电荷，并给另一个刚刚关断的开关管结电容或者外并电容充电，则谐振滤波器必须设计为感性，即输出电压超前于串联谐振支路的电流。这是实现功率开关管ZVS的必要条件。如果不满足式(1)，那么就无法实现 ZVS。开关管Q1和Q2之间的死区时间必须足够长，才能使开关管结电容或者外并电容完全进行充放电。

式中，Lr为谐振滤波器的等效电感，I1为死区时间内的平均电流，Ci()为开关管的结电容或者外接电容。谐振式滤波器分析

不对称半桥变换器的输出端vs(t)为准半方波，而输出电压波形THD要小于2%，则必须只有采用4阶和高于4阶的谐振式滤波器才能滤出THD小于 2%的正弦波，同时为了减小滤波器体积，选择4阶谐振式滤波器。谐振式滤波器的作用有：(1)将输出的准方波进行滤波，隔离直流分量，减小输出电压的谐波含量，使波形接近正弦波；(2)在阻性负载的情况下，使得输出电压超前于串联谐振支路的电流，从而实现全桥开关管的ZVS。设计谐振式滤波器的Ls、Cs 的谐振频率等于开关频率，Lp、 Cp的谐振频率高于开关频率。为了分析方便，将Lp分解为Lp1和Lp2，其中Ls和 Cs在开关频率处串联谐振，Lp1和Cp在开关频率处并联谐振，等效电路图如图4所示。

图4 串并联谐振式滤波器等效电路图

不对称半桥变换器的输出端vs(t) 经傅立叶分解得到(2)式。

其中

，

Vin为直流母线电压，D为开关管Q1的占空比， 为基波角频率。

不对称半桥变换器的输出端vs(t)经谐振滤波器滤波后得基波电压，即输出电压的有效值为：

输出电压与输入电压之比和开关管Q1的占空比D的关系如图所示。

图4 输出电压与输入电压之比和D的关系

相对于基波来说，谐振滤波器为感性。按传统的串并联谐振滤波器设计在基波频