全桥ZVS-PWM变换器：原理、设计与模态分析

"本文主要讨论了移相控制全桥ZVS-PWM变换器的设计与分析，选择了200W的DC/DC变换器作为实例，介绍了其电路原理和各个工作模态。" 移相控制全桥ZVS-PWM变换器是一种高效的直流电源转换技术，它利用移相控制和零电压开关（ZVS）技术，使得功率开关器件在开关过程中电压始终为零，从而降低了开关损耗，提高了效率。这种变换器广泛应用于电力电子设备，如电源供应器、电池管理系统等领域。 在电路原理方面，全桥ZVS-PWM变换器由四个参数相同的功率MOSFET开关管（S1-S4）、体二极管（D1-D4）、输出结电容、谐振元件（包括输出变压器的漏电感Lr）以及倒L型低通滤波器（Lf和Cf）组成。在工作过程中，通过调整S1和S3、S2和S4之间的驱动信号的移相角α，可以控制输出电压，实现稳压功能。 在分析工作模态时，文章提到了三个主要阶段： 1. 原边电流正半周功率输出过程：在这个阶段，S1和S4导通，S2和S3截止，电容C2和C3被输入电源充电，变压器原边电压为Vin，能量传输至负载，工作状态与普通PWM硬开关电路相似。 2. 超前臂在死区时间内的谐振过程：当S1截止，S3准备导通时，C1和C3进行谐振，使得前臂中心电压快速下降，D3导通，为S3的零电压导通创造条件。 3. 原边电流负半周箝位续流过程：S3实现零电压导通，D3提供续流路径，确保原边电流连续，避免电流突变。 在设计200W的DC/DC变换器时，需要考虑的关键因素包括选择合适的开关元件、谐振电容和电感、输出滤波器参数，以及优化死区时间和移相角控制，以确保在整个工作范围内实现高效、稳定的工作状态。 移相控制全桥ZVS-PWM变换器是现代电源设计中一种重要的拓扑结构，其优点在于能够减少开关损耗，提高转换效率，并能实现精确的电压控制。通过深入理解其工作原理和各个工作模态，可以有效地设计出满足特定需求的高效电源转换系统。