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一种新型电流型移相全桥软开关变换器

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3)开关模态3[t2~t3]

t2时刻,VT1零电压开通,如图3(d)所示,这期间该变换器像传统结构一样向负载供电。

4)开关模态4[t3~t4]

t3时刻,开通VT3,如图3(e)所示。VT3的电流开始线性增加,VT4的电流线性减小。表达式为:

t4时刻,VT3的电流上升至输入电流,VT4的电流减小到0,该模态的持续时间:

可见,VT3是零电流开通,VT4是零电流关断的。

5)开关模态5[t4~t5]

输入电流通过VT1和VT3,负载由输出电容供电,如图3(f)所示。变换器开始另一半周期的工作。

2 实现软开关的条件

由以上工作原理的分析,我们可知,变换器顺利实现软开关必须满足以下条件:

(1)VT1和VT2必须有死区时间,且该死区时间不能太大,否则其并联电容将被正向充电,以至零电压丢失。以前文分析的半个周期为例,VT2关闭后的死区时间不能太大以至于VT1的并联电容重新被正向充电,那么由式(5)可得,死区时间应该满足

(2)VT3和VT4的重叠时间要足够大,以保证两个下管的电流可以顺利转换。以前文分析的半个周期为例,重叠时间内应该要保证VT4的电流顺利降为0,VT3顺利的上升至输入电流Iin。则由(8)式可得,重叠时间应该满足

3 仿真结果及分析

为了验证文本提出的变换器的原理,在Pspice里设计了一个50kHZ的模型进行验证。输入电流为Iin=10A,输出电压Uo=325V。一个周期内各仿真波形如图4所示。(a)图所示为主开关管VT1的电压电流波形,从图上我们可以看出VT1可以零电压开通和关断。由于IGBT有拖尾电流效应,因而实际中两个上管可以用MOS管来代替IGBT;(b)图所示为主开关管VT3的电压电流波形,可见VT3顺利的实现零电流开通和关断;(c)图为辅助开关VTa1的电压电流波形,由于辅助电路引入谐振来帮助主开关管实现零电压,因而它是可以零电流工作的,不会给变换器增加额外的损耗。

4 结束语

本文提出了一种新型的移相控制电流型全桥PWM DC/DC变换器结构。该结构利用辅助网络来帮助两个上管实现零电压工作,利用变压器的漏感来实现两个下管零电流工作。最后的仿真也证明了理论的正确性。由于结构上的特性,该变换器在多路输出的应用中有更独特的效果。

作者:何净 张代润 杨国华   来源:电源技术应用

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