ZVZCS移相全桥软开关工作原理.doc

ZVZCS移相全桥软开关工作原理 (1) 主电路拓扑本设计采用ZVZCS PWM移相全桥变换器，采用增加辅助电路的方法复位变压器原边电流，实现了超前桥臂的零电压开关(ZVS)和滞后桥臂的零电流开关(ZCS)。电路拓扑如图3.6所示。 图3.6 全桥ZVZCS电路拓扑当、导通时，电源对变压器初级绕组正向充电，将能量提供给负载，同时，输出端钳位电容充电。当关断时，电源对充电，通过变压器初级绕组放电。由于的存在，为零电压关断，此时变压器漏感和输出滤波电感串联，共同提供能量，由于的存在使得变压器副边电压下降速度比原边慢，导致电位差并产生感应电动势作用于，加速了的放电，为的零电压开通提供条件。当放电完全后，整流二极管全部导通续流，在续流期间原边电流已复位，此时关段，开通，由于漏感两边电流不能突变，所以为零电流关断，为零电流开通。(2) 主电路工作过程分析7半个周期内将全桥变换器的工作状态分为8种模式。 模式1、导通，电源对变压器初级绕组正向充电，将能量提供给负载，同时，输出端箝位电容充电。输出滤波电感与漏感相比较大，视为恒流源，主电路简化图及等效电路图如图3.7所示。 图3.7 模式1主电路简化图及等效电路图由上图可以得到如下方程： (3-3) (3-4) (3-5) 由(3-3)式得： (3-6) 将(3-6)式代入(3-5)式得： (3-7) 将(3-7)式代入(3-4)式得： (3-8) 解微分方程： (3-9) 其初始条件为：； （3-10） 代入方程解得： (3-11) (3-12) (3-13)（其中） 模式2当时，达到最大值，此时，；二极管关断，输出侧电流流经、和次级绕组，简化电路如图3.8所示。此时满足：，。 图3.8 模式2简化电路图 模式3S1关断，原边电流从S1转移至C1和C2，C1充电，C2放电，简化电路如图3.9所示。由于C1的存在，S1是零电压关断。变压器原边漏感和输出滤波电感串联，共同提供能量，变压器原边电压和整流桥输出电压以相同的斜率线性下降，满足：。 图3.9 模式3简化电路图 模式4当整流桥输出电压线性降至箝位电压时，导通，由于的存在使得变压器副边电压下降速度比原边慢，导致电位差并产生感应电动势作用于，加速了的放电，为的零电压开通提供条件。简化电路及等效电路如图3.10所示。 图3.10 模式4主电路简化图及等效电路图由上图可建立如下方程： (3-14) (3-15) (3-16) (3-17) 将(3-14)式和(3-16)式代入(3-17)式得： (3-18) 将(3-18)式代入(3-15)式得： (3-19) 解微分方程： (3-20) 其初始条件为：， (3-21) 解得： (3-22) (3-23) (3-24) （其中） 模式5被放电完全，导通，此时开通，由于的存在，为零电压开通，变压器原边电压为零，简化电路及等效电路如图3.11所示。 图3.11 模式5 主电路简化图及等效电路图根据上图可建立如下方程： (3-25) (3-26) (3-27) 将(3-25)式代入(3-27)式得： (3-28) 将(3-28)式代入(3-26)式得： (3-29) 设其初始条件为：， (3-30) 代入方程解得： (3-31) (3-32) (其中) 此模态结束时，原边电流降为0，整流侧电压为。 模式6原边电流复位到零后，提供负载电流，二次侧整流桥输出电压迅速下降，满足： （3-33） 该模式的简化电路及等效电路如图3.12所示。 图3.12 模式6主电路简化图及等效电路图 模式7被放电到零，整流二极管全部导通，负载电流通过整流二极管续流，续流期间关断，由于原边电流已复位，因此为零电流关断。其简化电路如图3.13所示。 图3.13 模式7主电路简化电路图 模式8进入