全桥ZVS与ZVZCS拓扑结构分析及其优缺点

"移相全桥ZVS及ZVZCS拓扑结构分析" 本文深入探讨了移相全桥ZVS（Zero-Voltage Switching）及ZVZCS（Zero-Voltage Zero-Current Switching）拓扑结构在开关电源中的应用与特性。移相全桥ZVS技术是通过控制策略将传统的两态开关模式转变为三态，即通态、断态和续流态，从而实现在续流阶段开关器件的软开关操作。这一技术的优势在于： 1. 利用电路中的寄生参数（如开关管的输出电容和高频变压器的漏感）实现无损开关。 2. 功率拓扑结构简洁，便于设计和实施。 3. 降低了功率半导体器件的工作电压和电流应力，提高其耐久性。 4. 固定的工作频率有助于简化控制电路。 5. 移相控制电路相对简单。 尽管有这些优点，全桥移相ZVS拓扑也存在不足之处，例如： 1. 占空比丢失可能导致效率下降。 2. 变压器原边的串联电感和副边整流二极管的寄生电容可能引起振荡。 3. 软开关仅在特定负载范围内有效。 针对这些问题，研究人员已经提出了一系列改进措施，包括减少副边二极管上的电压振荡、减小占空比丢失、扩大负载范围内的零电压软开关以及降低循环电流和通态损耗。 文章接着详细介绍了几种典型的ZVS电路拓扑，首先是原边串联电感电路。这种拓扑通过增大变压器漏感来实现滞后桥臂的零电压，但可能导致较高的循环能量、较大的导通损耗以及占空比丢失。为解决这些问题，有的设计会在原边串联饱和电感，这可以减少占空比损失和副边振荡，但饱和电感自身的损耗和对副边占空比的影响仍是个问题。 另一种拓扑是原边串联二极管钳位电路，它可以实现全桥移相电路的ZVS，但未能有效处理输出整流二极管的反向恢复过程，可能会导致额外的损耗和效率问题。为了优化这一拓扑，研究人员提出了一些改进方案，以改善二极管反向恢复期间的性能，从而提高整体系统的效率和稳定性。 移相全桥ZVS和ZVZCS拓扑在开关电源领域中具有广泛的应用前景，但需要通过不断的技术创新和优化来克服现有挑战，以实现更高效、更可靠的电源转换解决方案。这些拓扑结构的研究对于提升电源系统性能，尤其是降低损耗和提高能效，具有重要的理论和实践意义。