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一种新颖的副边控制型DC/DC半桥变换
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2009-10-14
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提出一种新颖的副边控制型DC/DC半桥变换器。该变换器从空载到满载均能实现软开关，其中原边开关管实现ZVS，副边开关管实现ZCS。变换器优越的输出波形减小了输出滤波器的体积。分析了该变换器的工作原理和工作特性，并通过一个100 W（输出12 V/8.4 A）的原理样机进行了验证，最后给出了实验结果。
关键词：副边控制 零电压零电流 DC/DC变换器
移相控制全桥DC/DC变化器已成为中大功率DC/DC变换器的较理想的实现方式之一。它不用附加谐振元件，只是利用变压器的漏感和开关管（MOSFET）的结电容就可以实现开关管的零电压开关，拓扑及控制均简单，能恒频运行。但移相ZVS全桥变换器在轻载时难以实现滞后桥臂的ZVS开关；另外在零状态时，原边有较大的环流，这就增大了导通损耗。为实现轻载时的ZVS，需要有足够大的原边电流。这样就有两种方式增大原边电流：增大负载电流分量或增大激磁电流分量。传统的方式是增大负载电流分量，在原边串联大电感，这种方法虽然可以增大实现ZVS的负载范围，却造成重载时副边电压的占空比丢失，需增大变压器变比才能保证输出同样的电压，这样就导致原边电流和导通损耗的增加。若将大电感改为饱和电感，虽然减小的占空比的丢失，但却是以增大通态损耗为代价的。
激磁电流与负载无关，可以利用它来实现即使是空载时的ZVS。然而激磁电流的增加使得导通损耗也随之增加，这是因为在变换器处于零状态时，激磁电流以峰值形成环流，增大的变压器和开关管电流的有效值。若能减小或消除环流时间，损耗会大大减小。本文提出一种副边控制的方案，原边不用实现PWM控制，故原边可采用不可控半桥，使得激磁电流在增大的同时消除环流时间，减少损耗。并且该变换器较为理想的输出电压波形也减小了输出滤波器的体积。
关键词：副边控制 零电压零电流 DC/DC变换器
移相控制全桥DC/DC变化器已成为中大功率DC/DC变换器的较理想的实现方式之一。它不用附加谐振元件，只是利用变压器的漏感和开关管（MOSFET）的结电容就可以实现开关管的零电压开关，拓扑及控制均简单，能恒频运行。但移相ZVS全桥变换器在轻载时难以实现滞后桥臂的ZVS开关；另外在零状态时，原边有较大的环流，这就增大了导通损耗。为实现轻载时的ZVS，需要有足够大的原边电流。这样就有两种方式增大原边电流：增大负载电流分量或增大激磁电流分量。传统的方式是增大负载电流分量，在原边串联大电感，这种方法虽然可以增大实现ZVS的负载范围，却造成重载时副边电压的占空比丢失，需增大变压器变比才能保证输出同样的电压，这样就导致原边电流和导通损耗的增加。若将大电感改为饱和电感，虽然减小的占空比的丢失，但却是以增大通态损耗为代价的。
激磁电流与负载无关，可以利用它来实现即使是空载时的ZVS。然而激磁电流的增加使得导通损耗也随之增加，这是因为在变换器处于零状态时，激磁电流以峰值形成环流，增大的变压器和开关管电流的有效值。若能减小或消除环流时间，损耗会大大减小。本文提出一种副边控制的方案，原边不用实现PWM控制，故原边可采用不可控半桥，使得激磁电流在增大的同时消除环流时间，减少损耗。并且该变换器较为理想的输出电压波形也减小了输出滤波器的体积。
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