基于移相全桥软开关技术的应用 - CSDN文库

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基于移相全桥软开关技术的应用

1. 引言

随着科技的发展，电力电子设备不断更新，电源称为了现代工业、国防和科学研究中不可缺少的电气

设备。为了触发、驱动开关变换器的功率开关管，研制适应越来越高性能要求的开关电源，近年来出

现了 PWM（脉宽调制）型变换器。PWM 技术应用广泛，构成的变换器结构简单，它对常用的线性调

节电源提出挑战，在减小体积的同时获取更大的功率密度和更高的系统效率[1,2]。为了拓展开关电源

的应用场合，电源工作频率逐渐提高，高频化成为其重要发展方向，同时也是减小开关电源尺寸的最

有效手段。然而高频 PWM 变换器在传统硬开关方式工作下，功率管损耗较为严重，系统效率不高，

随着开关频率的逐步提高，损耗相继增大[3,4]。为此，必须采取措施以提高高频开关变换器的效率，

人们研究了软开关技术，除了减小开关损耗外，软开关技术应用还大大降低了开关噪声、减小了电磁

干扰。

2. 软开关技术概况及发展

目前广泛应用的 DC-DC PWM 功率变换技术是一种硬开关技术。所谓“硬开关”是指功率开关管的开通

或者关断是在器件上的电压或者电流不等于零的状态下进行的，即强迫器件在其电压不为零时开通，

或电流不为零时关断。

调高开关频率是开关变换技术的重要的发展方向之一。其原因是高频化可以使开关变换器的体积、重

量大为减小，从而提高变换器的功率密度。为了使开关电源能够在高频下高效率的运行，高频软开关

技术不断的发展，所谓“软开关”指的零电压开关（Zero Voltage Switching, ZVS）或零电流开关（Zero

Current Switching, ZCS）[5]。它是应用谐振原理，使开关变换器的开关器件中电流（或电压）按正弦

或准正弦规律变化，当电流自然过零时，使器件关断；或者电压为零时，使器件开通，实现开关损耗

为零。

再加入一些说明

3. 移相全桥 DC-DC 技术

传统的全桥（full-bridge 简称 FB）PWM 变换器适用于输出低电压、大功率的情况，以及电源电压和负

载变流变换大的场合。其特点是开关频率固定，便于控制[6,7]。为了提高变换器的功率密度，减少单

位输出功率的体积和重量，需要将开关频率提高到更高频率上（1MHz 级水平）。为了避免开关工程

中的损耗随频率增加而急剧上升，人们在移相控制（phase-shifting-control PSC）技术的基础上，利用

功率 MOS 管的输出电容和输出变压器的漏感作为谐振元件，使 FB PWM 变换器四个开关管依次在零

电压下导通，实现横频率软开关，称为 PSC FB ZVS-PWM（简称 FB ZVS-PWM）变换器[8]。由于减

少了开关过程中的损耗，可以保证变换器效率达到 80%-90%，并且不会发生开关应力过大的问题。现

在 FB ZVS-PWM 开关变换器已经广泛应用于通信和电源等系统中。

再加入一段话

4. DC-DC 变换器的设计

本文应用移相全桥的拓扑结构如图 1 所示：

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