一种新型电流型移相全桥软开关变换器

0 引言

开关电源的发展趋势是高频、高功率密度、高效率、模块化以及低的电磁干扰(EMI)等，但传统的硬开关变换器不仅存在严重的电磁干扰(EMI)，而且功率管的开关损耗限制了开关频率的提高，软开关应运而生。目前实现软开关主要有两种方法：一为零电压(ZVS)开关，另一种为零电流(ZCS)开关。

全桥DC／DC变换器广泛应用于中大功率的场合。根据其输入端为电容或者是电感，全桥变换器可分为电流型和电压型两种。过去的数十年问，电压型全桥变换器的软开关技术得到深入研究。而电流型却没有得到足够的重视。事实上，电流型变换器具有很多的优点。最显著的优点之一是在多路输出的应用场合中，它相当于将滤波电感放置于变压器的原边，因而整个电路仅需要这一个电感。

本文提出了一个采用移相控制的新型电流型全桥变换器，引入辅助电路来帮助两个上管实现零电压工作，利用变换器的寄生参数(变压器的漏感)来实现两个下管零电流工作。分析了它的工作原理以及实现软开关的条件，并最终在Pspice仿真中验证了理论的正确性。

l 工作原理

图l所示为本人所提出的电流型移相控制PWM DC／DC全桥变换器。Lin为输入电感，Llk为变压器的漏感，CS1、CS2是和两个上管VT1、VT2并联的电容，VTa1、VTa2是辅助开关，Lrl、Lr2是谐振电感。

该变换器一个周期内共有十个开关模态，为了便于分析，我们作如下假设：

a．所有电感、电容、开关管和变压器均为理想器件。
  　  b．输入电感Lin足够大，在一个开关周期中，输入电流Iin基本上可视为不变。
 　   c．输出电容Co足够大，在一个开关周期中，输出电压Uo基本上可视为不变；
   　 d．输入电感Lin远大于谐振电感Llk.
  　  e. 特征阻抗谐振角频率为变压器的变化。

各主要变量波形如图2所示，各开关模态的等效电路如图3所示。

1)开关模态l[t0～t1]

t0时刻以前，原边电流通过主开关管VT2和VT4，负载由输出电容供电，如图3(a)所示。t1时刻，辅助开关管VTa1打开，CS2和Lr1开始谐振，如图3(b)所示，谐振电容电压的表达式为(初始电压为UCSl)：

经过半个谐振周期，电感电流为0，谐振电容电压变为一UCS1，故该模态持续时间：

此时，VTa1可以零电流关断。

2)开关模态2[t1～t2]

t1时刻，由于并联电容的存在，VT2可以零电压关断。如图3(c)所示，输入电流通过CS1，漏感Llk，变压器的原边以及VT4,CS1电压的表达式为：

副边电流通过VD1和VD4。t2时刻，电容两端电压降至为0，该模态持续时间：

作者：何净 张代润 杨国华   来源：电源技术应用