新型辅助网络下的ZVS全桥变换器设计与分析

"一种基于新型辅助网络的ZVS全桥变换器(2010年)——采用辅助网络的零电压开关(ZVS)全桥变换器，适用于中大功率场合，旨在解决传统全桥变换器在轻载时开关管难以实现ZVS的问题。" 在电力电子领域，全桥变换器是一种常见的电力转换拓扑，而在ZVS技术的支持下，这种变换器能够在开关过程中减少开关损耗，提高整体效率。传统的全桥ZVS变换器在某些条件下，如轻负载或宽输入电压范围时，无法确保所有开关管实现零电压切换，这限制了其应用。针对这一问题，本文提出了一种创新的解决方案，即通过引入由山电感和电容组成的无源辅助网络来改善全桥变换器的性能。 该新型ZVS全桥变换器的工作原理在于，辅助网络与主变换器的超前桥臂和滞后桥臂相结合，能在各种负载条件和输入电压范围内提供零电压开关操作。辅助网络通过调节能量传递，确保开关管在关闭时没有电压应力，从而实现ZVS。这样不仅减少了开关损耗，也降低了电磁干扰，提升了变换器的整体效率。 论文详细探讨了该变换器的工作模式，包括不同的开关状态和能量流动路径。同时，作者还对关键电路参数的设计方法进行了阐述，如电感、电容的选择，以及如何优化这些参数以达到最佳ZVS效果。此外，通过1 kW(54-V/20-A)，开关频率100 kHz的样机设计与实验，验证了理论分析的准确性，证明了该拓扑结构在实际应用中的优越性。 相较于其他改进方法，如增加变压器漏感、使用饱和电感或加入错位二极管，本文提出的辅助网络方案能更有效地扩大ZVS范围，减少占空比丢失，同时避免了额外的通态损耗和电流应力。因此，这种新型辅助网络对于全桥变换器的优化设计具有重要的理论和实践价值，特别是在中大功率应用中，能够提供更为高效和可靠的电力转换解决方案。