电流模式控制倍流整流器ZVS PWM全桥DC-DC变换器的研究
迈肯思科技
发布时间:2019-11-29
 

1、引言
传统的PWM DC/DC 移相全桥零电压软开关(ZVS)变换器利用变压器的漏感或/和原边串联电感和开关管的外接或/和寄生电容之间的谐振来实现零电压软开关,由于超前桥臂和滞后桥臂实现零电压软开关ZVS的条件不尽相同,导致了滞后桥臂实现零电压软开关ZVS的难度比超前桥臂要大得多;输出整流二极管换流时关断的二极管反向恢复会引起次级较大的电压尖峰;并且还存在较为严重的副边占空比丢失的情况。为了解决这些问题,以下提出了一种改进型的电路拓扑结构。

2、改进型移相全桥ZVS DC-DC变换器主电路
改进型移相全桥ZVS DC-DC变换器主电路结构和各点波形对照如下图2-1(a)和(b)所示:



容易看出改进型的电路拓扑与基本型电路的主要差别在于副边整流电路,该整流电路被称为倍流整流器(Current-Doubler Rectifier,CDR),是目前应用的热点之一。下面首先介绍一下该整流电路。与全波整流相比,倍流整流器的高频变压器副边绕组仅需一个单一绕组,不用中心抽头。与桥式整流相比,倍流整流器使用的二极管数量少一半。所以说,倍流整流器是结合全波整流和桥式整流两者优点的新型整流器。当然,倍流整流器要多使用一个输出小滤波电感。但此电感的工作频率及输送电流均比全波整流器的要小一半,因此可做得较小,另外双电感也更适合于分布式功率耗散的要求。

以下我们来研究一下改变整流电路后变换器主电路的工作状况有什么不同。

由于电路工作状态在一个周期内可以分为两个完全一样的过程,所以以下仅仅分析半个周期的情况,而这半个周期又可分为以下三种开关模态(对照上图2-1所示)。

(1). 开关模态 1: t0 < t < t1 其中t1=DTs/2

此时Q1和Q4同时导通,变压器副边电感L1和整流管DS2 导通, 原边能量向负载端传递。此模态的等效电路如下图2-2:

其中,a为变压器变比,Vin是直流母线电压,I1和I2分别是电感L1和 L2电流(L1=L2=Ls),此时有如下等式成立:

当Q4关断时该模态过程结束。

(2).开关模态 2 : t1 < t < t2 其中t2

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