零壓零流開關電源的研究與應用

摘要：提出一種新型的軟開關電路拓撲，通過仿真分析和試驗驗證，實現(xiàn)了變換器的零壓零流開關特性，降低了開關損耗，并已應用于通信開關電源。

關鍵詞：變換器零壓零流開關仿真

Study and Application of Zero Voltage Zero Current Switching Power Supply

Abstract:A novel soft switching circuit topology is introduced in this paper.Through the simulation analysis and experimental results,the zero voltage zero current switching characteristics of converter are realized,the switching losses are reduced and it has been applied in communication power supply.

Keywords:Converter,Zero voltage zero current switching,Simulation

1引言

目前，具有諧振軟開關和PWM控制特點的，相移全橋零電壓PWM(FBZVSPWM)變換器得到了廣泛應用，由于功率開關器件實現(xiàn)了零電壓開關，從而減小了開關損耗，提高了電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是，F(xiàn)BZVSPWM變換器仍然存在占空比丟失嚴重、環(huán)路導通損耗大等缺點。為此，在以上研究的基礎之上，本文提出了一種新型的零電壓零電流拓撲結構，改善了器件的運行狀態(tài)，通過仿真分析和試驗研究，實現(xiàn)了變換器的零壓零流開關特性，并已成功用于通信開關電源。

2工作原理

相移全橋零壓零流PWM(FBZVZCSPWM)逆變電路的結構如圖1所示。S1～S4為功率開關器件，D1～D4為器件自身反并二極管，D5和D6為阻斷二極管，C1～C2為S1和S2的旁路電容，Cb為隔直電容。零壓零流逆變電路的相關波形如圖2所示。

　　在零壓零流軟開關逆變電路的工作過程中，半個周期有六種工作模式，如圖3所示。具體工作過程如下：

圖1零壓零流逆變電路原理圖

圖2零壓零流逆變電路相關波形

Mode1:

　　[t0～t1]期間，S1、S4導通，uAB=Ui，變壓器T向次級傳遞能量，隔直電容Cb電壓線性上升。

Mode2:

　　[t1～t2]期間，S1關斷，S4仍然導通，S1兩端并聯(lián)電容C1充電至Ui,S2兩端并聯(lián)電容放電至零時，S2的反并聯(lián)二極管D2導通，若S2隨后導通，即為零電壓導通。

Mode3:

　　[t2～t3]期間，S1、S4導通，uAB=0，隔直電容Cb電壓全部加在變壓器T漏感上，初級電流線性下降至零。

Mode4:

(a)Model(t0～t1)

(b)Mode2(t1～t2)