新型移相全桥零电压开关PWM变换器

1、 6 电 工 技 术 学 报 2011 年 图 10 图7 Fig.7 采用有源钳位的一次侧电流、整流电压 clamp Fig.10 Primary current and rectifiers voltage using active 超前桥臂功率管关断波形（ 10% 负载） Turn-off waveforms of leading-leg switch at 10% load 图 11 所示为 50%负载时串联饱和电感 Ls 方式 下的滞后桥臂开通过程驱动信号 Vgs、漏源电压 Vds 波形。采用 Ls 后，滞后桥臂 ZVS 范围已按照设计 要求扩展到 50%负载范围。 图8 Fig.8

2、 饱和电感电压和电流波形 图 11 Fig.11 滞后臂功率管开通过程波形 waveforms （带饱和电感， 50% 负载） Turn-on waveforms of lagging-leg switch at 50% load with saturated inductor The saturated inductor voltage and current 图 9 所示为 10%负载时超前桥臂功率管开通过 程驱动信号 Vgs、漏源电压 Vds 波形。开关管的正向 驱动信号是在漏源电压 Vds 降为零后加上的，实现 了零电压开通（ ZVS） 。图 10 所示为关断过程波形。 由于 MOSF

3、ET 寄生电容较大，驱动信号 Vgs 过零关 断约 200ns 后，漏源电压 Vds 才上升，因此功率管很 好地实现了零电压关断。 为了对比分析，图 12 所示为不串联饱和电感 Ls 方式下滞后桥臂开通过程驱动信号 Vgs、 漏源电压 Vds 波形。此时变换器开关管已丧失 ZVS 条件，开 关切换时，产生很大涌流冲击，并通过开关密勒效 应耦合到驱动电路，产生严重的开关噪声。 图 12 图9 Fig.9 超前桥臂功率管开通波形（ 10% 负载） Fig.12 滞后臂功率管开通过程波形 （无饱和电感， 50% 负载） Turn-on waveforms of lagging-leg switch

4、at 50% load with no saturated inductor Turn-on waveforms of leading-leg switch at 10% load 第 26 卷增刊 1 刘松斌 等 新型移相全桥零电压开关 PWM 变换器 7 图 13 所示为钳位管驱动信号和钳位电容电流 波形，钳位电容电流在稳态时平均电流为零。钳位 电容峰值电流和电容选择满足设计要求。 计，通过实验研究验证了新型移相全桥零电压开关 PWM 变换器工作原理的正确性并得出结论如下： （ 1）在变压器的一次侧串联饱和电感，利用其 特有的临界饱和电流特性，可有效地扩大零电压开 关的负载范围。 （ 2）

5、在整流管两端并联有源钳位吸收电路，能 有效地抑制整流管电压过冲和振荡，从而有效降低 整流管电压应力。 （ 3 ）在变压器的一次侧串联饱和电感的移相全 桥零电压开关 PWM 变换器的效率较没有串联饱和 电感变换器的效率高， 特别在轻载时效率尤为明显。 参考文献 图 13 钳位管驱动信号和钳位电容电流波形 The clamp switch drive signal and clamp capacitor current waveform Fig.13 1 2 阮新波 , 严仰光 . 脉宽调制 DC/DC 全桥变换器的软 开关技术 M. 北京 : 科学出版社 , 1999. Jang Y and J

6、ovanovic M M. A new family of full-Bridge ZVS convertersJ. IEEE Transactions on Power Electronics, 2004, 19(3: 701-708. 图 14 所示为实测变换器的效率曲线。 采用饱和 电感后，轻载效率有明显提高。 3 Ruan X, Yan Y. A novel zero-voltage and zero current switching PWM full-bridge converter using two diodes in series with the lagging legJ.

7、 IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2001, 48: 777-785. 4 Cho J G, Back J W, Jeong C Y, et al. Novel zero-voltage and zero-current-switching (ZVZCS full bridge PWM converter using a simple auxiliary circuitC. IEEE Applied Power Electrionies 图 14 Fig.14 变换器效率曲线 5 Conference, 1998: 834-839. Kim E S, Joe K Y, Kye M H, et al. An improved ZVZCS PWM full bridge dc/dc converter using energy recovery snubberC. IEEE Applied Power Electrionies Conference, 1998: 1014-1019. 作者简介 刘松斌 男， 1970 年生，博士，副教授，研究方向为开关电源拓 Measured efficiency of converter 6 结论 本文研究了新型移相全桥零