新型双变压器ZVZCS移相全桥PWM变换器设计与验证

本文主要探讨的是电源技术领域中一种新颖的移相全桥ZVZCS PWM变换器拓扑。该设计的核心是一种带双变压器结构的变换器，旨在提高效率并优化开关损耗。移相全桥电路结合了零电压（ZV）和零电流（ZCS）特性，通过移相控制技术（Phase-Shifting Control，PSC）来管理功率MOS管的工作，以实现恒频软开关，从而降低开关过程中的损耗。 传统的全桥PWM变换器在输出低电压和大功率场景中表现出色，但随着频率的提升，开关损耗会显著增加。为了克服这个问题，作者引入了ZVS技术，利用功率MOS管的输出电容和变压器的漏感作为谐振元件，使得四个开关管能够在零电压下导通。然而，轻载时可能难以满足ZVS条件，尤其是对于滞后桥臂。 为解决这一局限，本文提出了一种创新的PSCFBZVZCS PWM变换器，通过在变压器原边串联饱和电感Ls，实现了滞后桥臂的零电流关断，消除了因开通电容而增加的损耗。这样，即使在轻载条件下，也能保持高效能。 新型的ZVZCS移相全桥PWM变换器进一步改进了这一设计，确保了超前桥臂的ZVS状态，并在滞后桥臂实现零电流开通和关断，从而减少了能量的循环损耗，提高了整个系统的效率。电路拓扑设计的关键在于巧妙地结合了双变压器结构和移相控制策略，使得变换器在不同负载条件下都能保持良好的性能。 文章详细分析了变换器的工作时序和状态，包括各个阶段的等效电路模型，并成功地构建了一台工作功率为840W，开关频率达到100kHz的样机。通过实验波形和效率曲线，验证了新拓扑的优越性，证明了它在实际应用中的高效和稳定性。 本文对移相全桥ZVZCS PWM变换器进行了深入研究和实践，为提高电源转换器的效率和性能提供了新的解决方案，对于电力电子系统的设计者和工程师具有重要的参考价值。