1、改进型全桥移相 ZVS-PWM DC/DC 变换器摘要：介绍了一种能在全负载范围内实现零电压开关的改进型全桥移相ZVSPWMDC/DC 变换器。在分析其开关过程的基础上，得出了实现全负载范围内零电压开关的条件，并将其应用于一台 48V/6V 的 DC/DC 变换器。 关键词：全桥 DC/DC 变换器；零电压开关；死区时间引言移相控制的全桥 PWM 变换器是在中大功率 DC/DC 变换电路中最常用的电路拓扑形式之一。移相 PWM 控制方式利用开关管的结电容和高频变压器的漏电感作为谐振元件，使开关管达到零电压开通和关断。从而有效地降低了电路的开关损耗和开关噪声，减少了器件开关过程中产生的电磁干扰，
2、为变换器提高开关频率、提高效率、降低尺寸及重量提供了良好的条件。同时保持了电路拓扑结构简洁、控制方式简单、开关频率恒定、元器件的电压和电流应力小等一系列优点。移相控制的全桥 PWM 变换器存在一个主要缺点是，滞后臂开关管在轻载下难以实现零电压开关，使得它不适合负载范围变化大的场合1。电路不能实现零电压开关时，将产生以下几个后果：1）由于开关损耗的存在，需要增加散热器的体积；2）开关管开通时存在很大的 di/dt，将会造成大的 EMI；3）由于副边二极管的反向恢复，高频变压器副边漏感上的电流瞬变作用，在二极管上产生电压过冲和振荡，所以，在实际应用中须在副边二极管上加入 RC 吸收。针对上述问题，
3、常见的解决方法是在变压器原边串接一个饱和电感 Ls，扩大变换器的零电压开关范围23。但是，采用这一方法后，电路仍不能达到全工作范围的零电压开关。而且，由于饱和电感在实际应用中不可能具有理想的饱和特性，这将会导致：1）增加电路环流，从而增加变换器的导通损耗；2）加重了副边电压占空比丢失，从而增加原边电流及副边二极管电压应力；3）饱和电感以很高的频率在正负饱和值之间切换，磁芯的损耗会很大，发热严重。改进型全桥移相 ZVSPWMDC/DC 变换器是针对上述缺点所提出的一种电路拓扑456。它通过在电路中增加辅助支路，使开关管能在全部负载范围内达到零电压开关，它在小功率（2I1 时，ILrx(max)I
4、1Ix （22）式中：td 为死区时间；Ix 为满足在死区时间内完成 S3 充电，S4 放电所需要的最小电流。Ix=CVin/Ld （23）可见，只要在I1(t)=(1/2)Vin/Llkld （24）时，电路能满足 ZVS 条件，那么电路在全部负载范围内都能实现 ZVS。根据以上分析，满足滞后臂在全部负载范围都能实现 ZVS 的条件为ILrx(max)I1(t)Ix （25）则辅助支路电感 Lrx 为Lrx(VinTs)/8Llrx(max) （26）假设在整个工作过程中电容 Crx 电压变化不超过 5输入电压 Vin，则有CrxILrx(max)Ts/(45%Vin) （27）2 实验结果
5、利用以上分析应用于一 48V/6V 实验电路，该电路的主要数据为：1）输入直流电压 Vin=48V；2）输出直流电压 Vo=6V；3）满载输出电流 Io(max)=40A；4）主电路开关频率 fs=50kHz；5）死区时间 td=200ns；6）变压器变比 n=102；7）变压器漏感 Llk=2.2H；8）主开关管采用 IRF530，输出结电容 Coss=215pF。根据以上分析，利用式（23）式（27），辅助谐振支路的参数为Lrx=50H，Crx=5H图 5，图 6 及图 7 是该实验电路滞后臂在开关过程中的开关管电压 vDS 和驱动电压 vGS 的实验波形。由图可见，开关管在全部负载范围内实现了零电压开关。3 结语本文所讨论的改进型全桥移相 ZVSPWMDC/DC 变换器不仅保持了全桥移相 PWM 电路拓扑结构简洁、控制方式简单的优点，而且保证了滞后臂在全负载范围内实现零电压开关。同时，辅助支路是无源的，容易实现且基本上不影响变换器的可靠性。
