零壓零流開關(guān)電源的研究與應(yīng)用

摘要：提出一種新型的軟開關(guān)電路拓?fù)洌ㄟ^仿真分析和試驗驗證，實現(xiàn)了變換器的零壓零流開關(guān)特性，降低了開關(guān)損耗，并已應(yīng)用于通信開關(guān)電源。

關(guān)鍵詞：變換器零壓零流開關(guān)仿真

Study and Application of Zero Voltage Zero Current Switching Power Supply

Abstract:A novel soft switching circuit topology is introduced in this paper.Through the simulation analysis and experimental results,the zero voltage zero current switching characteristics of converter are realized,the switching losses are reduced and it has been applied in communication power supply.

Keywords:Converter,Zero voltage zero current switching,Simulation

1引言

目前，具有諧振軟開關(guān)和PWM控制特點(diǎn)的，相移全橋零電壓PWM(FBZVSPWM)變換器得到了廣泛應(yīng)用，由于功率開關(guān)器件實現(xiàn)了零電壓開關(guān)，從而減小了開關(guān)損耗，提高了電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是，F(xiàn)BZVSPWM變換器仍然存在占空比丟失嚴(yán)重、環(huán)路導(dǎo)通損耗大等缺點(diǎn)。為此，在以上研究的基礎(chǔ)之上，本文提出了一種新型的零電壓零電流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，改善了器件的運(yùn)行狀態(tài)，通過仿真分析和試驗研究，實現(xiàn)了變換器的零壓零流開關(guān)特性，并已成功用于通信開關(guān)電源。

2工作原理

相移全橋零壓零流PWM(FBZVZCSPWM)逆變電路的結(jié)構(gòu)如圖1所示。S1～S4為功率開關(guān)器件，D1～D4為器件自身反并二極管，D5和D6為阻斷二極管，C1～C2為S1和S2的旁路電容，Cb為隔直電容。零壓零流逆變電路的相關(guān)波形如圖2所示。

　　在零壓零流軟開關(guān)逆變電路的工作過程中，半個周期有六種工作模式，如圖3所示。具體工作過程如下：

圖1零壓零流逆變電路原理圖

圖2零壓零流逆變電路相關(guān)波形

Mode1:

　　[t0～t1]期間，S1、S4導(dǎo)通，uAB=Ui，變壓器T向次級傳遞能量，隔直電容Cb電壓線性上升。

Mode2:

　　[t1～t2]期間，S1關(guān)斷，S4仍然導(dǎo)通，S1兩端并聯(lián)電容C1充電至Ui,S2兩端并聯(lián)電容放電至零時，S2的反并聯(lián)二極管D2導(dǎo)通，若S2隨后導(dǎo)通，即為零電壓導(dǎo)通。

Mode3:

　　[t2～t3]期間，S1、S4導(dǎo)通，uAB=0，隔直電容Cb電壓全部加在變壓器T漏感上，初級電流線性下降至零。

Mode4:

(a)Model(t0～t1)

(b)Mode2(t1～t2)