零压零流开关电源的研究与应用

　　1引言

　　目前，具有谐振软开关和PWM控制特点的，相移全桥零电压PWM(FBZVSPWM)变换器得到了广泛应用，由于功率开关器件实现了零电压开关，从而减小了开关损耗，提高了电源系统的稳定性。但是，FBZVSPWM变换器仍然存在占空比丢失严重、环路导通损耗大等缺点。为此，在以上研究的基础之上，本文提出了一种新型的零电压零电流拓扑结构，改善了器件的运行状态，通过仿真分析和试验研究，实现了变换器的零压零流开关特性，并已成功用于通信开关电源。

　　2工作原理

　　相移全桥零压零流PWM(FBZVZCSPWM)逆变电路的结构如图1所示。S1～S4为功率开关器件，D1～D4为器件自身反并二极管，D5和D6为阻断二极管，C1～C2为S1和S2的旁路电容，Cb为隔直电容。零压零流逆变电路的相关波形如图2所示。

　　在零压零流软开关逆变电路的工作过程中，半个周期有六种工作模式，如图3所示。具体工作过程如下：

图1零压零流逆变电路原理图

图2零压零流逆变电路相关波形

　　Mode1:

　　[t0～t1]期间，S1、S4导通，uAB=Ui，变压器T向次级传递能量，隔直电容Cb电压线性上升。

　　Mode2:

　　[t1～t2]期间，S1关断，S4仍然导通，S1两端并联电容C1充电至Ui,S2两端并联电容放电至零时，S2的反并联二极管D2导通，若S2随后导通，即为零电压导通。

　　Mode3:

　　[t2～t3]期间，S1、S4导通，uAB=0，隔直电容Cb电压全部加在变压器T漏感上，初级电流线性下降至零。

　　Mode4:

(a)Model(t0～t1)

(b)Mode2(t1～t2)

(c)Mode3(t2～t3)

(d)Mode4(t3～t4)

(e)Mode5(t4～t5)

(f)Mode6(t5～t6)

图3零压零流逆变电路工作模式分析示意图

　　[t3～t4]期间，S2、S4导通，阻断二极管D6阻止初级电流反向流动，变压器初级无电流流过，仍将保持为零。

　　Mode5:

　　[t4～t5]期间，S4关断，S2导通。由于初级无电流流过，S4的关断为零电流关断，电路处于开路状态。

　　Mode6:

　　[t5～t6]期间，S2、S3导通，初级电流瞬时仍保持为零。随后，初级电流增大，隔直电容电压线性下降，变压器初级向次级传递能量。

　　3电路特点

　　零压零流软开关逆变电路利用了与滞后臂串联阻断二极管的阻断工作特性，可以在宽负载范围内实现超前臂功率器件的零电压开关和延迟臂功率器件的零电流开关。