全桥移相式高频软开关改进研究与应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com全桥移相式高频软开关的改进研究与应用Improvementandapplicationoffull-bridgephase—shiftedhigh-frequencysoft·switching顾群GUQUn(无锡科技职业学院，无锡214028)‘摘要：本文研究了现有的全桥移相式零电压PWM软开关电路，提出了把M0sFE丁和fGBT两种不同的功率器件分别应用在超前桥臂和滞后桥臂上，同时在变压器副边采用倍流整流电路，从而获得了一种具有高变换效率、结构简单，适用于大功率、高频场合的全桥移相式零电压零电流高频软开关电路拓扑结构。另外以UC3875PWM控制芯

2、片为基础设计了DO—DO高频软开关电源，验证了电路原理的正确性及实际应用的可行性。关键词：脉宽调制；IGBT；软开关；零电压零电流开关；倍流整流器；U03875中图分类号：TM433；TN433文献标识码：A文章编号：1009—0134(2012)09(上)一0112。3Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2012．9f卜_)．370引言并验证了一套高频DC—DC开关电源。随着计算机技术、通信技术和微电子技术的1变换器电路结构分析快速发展，人们对高性能的低压大电流开关电源MOSFET、高速IGBT是全桥移相式软开关的需求越来越大。硬开关PWM随着高频大功率中最为常用

3、的功率变换器件。在ZVZCS方式中，变换技术的日趋成熟，逐步被软开关技术所代替。超前臂采用ZVS有利于实现零电压开关，一般为零电压开关或零电流开关的软开关技术的优势在了实现ZVS需要，会将电容并联在功率管两端，于，充分应用谐振的原理，使开关器件中的电流或MOSFET因其本身具有较大的寄生结电容，成为电压按正弦或准正弦规律变化。当电流自然过零超前臂功率管的合适选择。滞后臂采用ZCS方式，时，使器件关断；或当电压为零时，使器件导通。是由于滞后臂谐振过程中无反射电感，串联谐振的与硬开关相比，软开关的功率器件在零电压、零电感量较小。因ZCS方式开关管两端是不适合并电流条件下工作，功率器件开关损耗

4、的下降(理论上可减少为零)有着十分理想的效果，因此在各个领域应用非常广泛u。v三』匡：{=c}j⋯}==通过开关管零电压开关(ZVS)或零电流开关C(ZCS)的实现，变换器的开关频率与变换效率得-_UI}I’到提高，器件的开关损耗显著降低。PWMDC—DC1全桥软开关变换方式主要有两种：一种就是零电v巨．．J(压开关方式(ZVS)，这种方式中超前桥臂和滞后桥臂都采用ZVS一种模式，需要增加谐振电感，．上C2I／1I、VD会导致二次侧占空比减少；另一种就是零电压零电流开关(ZVZCS)方式，这种方式中超前桥臂lTL孤¨l．处于ZVS模式，而滞后桥臂处于ZCS模式，不需VDVD要谐振电感，也

5、不存在单种ZVS方式中的一次侧，环流问题]。本文以PWM移相软开关电源控制芯-L片UC3875为核心，在对一种零电压零电流软开关全桥变换器的电路拓扑结构分析的基础上，设计图1改进的ZVZCS全桥PWM变换器电路收稿日期：2012-06-26作者简介：顾群(1977一)，女，江苏姜堰人，讲师，硕士，主要研究方向为电工电子。【112]第34卷第9期2012～g(上)学兔兔www.xuetutu.coml匐出联电容的，同时考虑到ZCS关断有益于降低IGBTL、C和R、D：后重新流回次级绕组；若次级绕关断损耗，故滞后臂的功率管选用了IGBT[31。组的下端电压为正，则次级电流在流过L、C和R、D

6、后重新流回次级绕组。这样就将高频交流方波1．1全桥变换器电路结构本文提出的全桥变换器拓扑结构中，超前臂电压整流为直流输出电压。倍流整流结构减少了功率管使用了低导通电阻MOSFET，因其内部已二次侧电路的元器件和体积，减小了输出电压纹波，提高动态响应性能，降低了整流导通损耗和经集成了反向二极管，故可省去外部的并联二极变压器的铜损J。管。滞后臂功率管使用了单管IGBT管子，其内部的快恢复二极管可以简化外部的电路设计。具体1．2工作过程研究电路结构如图1所示。图2所示为ZVZCS变换器工作过程中的波ZVZCS和ZVS，这两种全桥PWMDC-DC变形输出，每半个工作周期由6个不同的工作状态换器之

7、间的一个主要区别是——增加了一个阻断组成。超前桥臂VF、VF和滞后桥臂IGBT，、电容Cb。当VF1和IGBT4导通时，Cb被负载电流IGBT，作为各桥臂的开关，以大约50％占空比充电。当VF。(或VF：)关断时，其内部反向二极交错通断。管导通后，一次侧电流I。因C两端的电压而减小工作过程分析如下：到零，从而实现IGBT和IGBT的零电流开关。1)to-t阶段。在达到零状态时，I降低至零值后，无法在反方向开关VF、IGBT同时导通，