ZVS全桥变流器导通损耗分析与软开关技术应用

本文主要探讨了3环流损耗分析112l中的数字调制技术和ZVS（零电压开关）全桥DC/DC变换器的相关知识点。在移相全桥ZVS变流器中，通过原边环流实现了零电压开关技术，旨在减少开关损耗，但这种设计牺牲了导通损耗，因为滞后臂IGBT Q3和Q4以及超前臂Q1和Q2的导通损耗会增加。滞后臂的导通损耗由IGBT的导通电阻R∞决定，公式2.2和2.3给出了具体计算方法。反并联二极管的导通损耗也有所增加，特别是滞后臂的反并联二极管，其导通损耗公式为2.4和2.5。 相较于传统的硬开关PWM全桥变流器，ZVS全桥变流器的导通损耗显著更大，尤其是在低占空比和高漏感情况下。然而，ZVS的优势在于显著降低IGBT的开关损耗，同时取消了对IGBT的辅助吸收电路，这使得它适用于更高频率的操作。效率方面，ZVS技术提供了明显提升。 ZVS软开关的实现范围取决于原边电流，轻载条件下可能无法充分放电并联电容，因此实现条件受到限制。文章详细对比了全桥硬开关与软开关（包括ZVS和ZVZCS）的不同实现方法、工作原理、效果、适用范围和效率，强调了软开关技术在提高开关频率、降低损耗和实现小型化方面的重要性。 全桥软开关控制策略如移相全桥和有限双极性被深入研究，以及电压模式、峰值电流模式和平均电流模式控制的比较。平均电流模式控制作为一种常用方法，文中提供了其设计思想和步骤。此外，还介绍了全桥软开关电路的小信号模型，展示了软开关技术如何影响传统PWM硬开关电路的性能。 文章的最后部分聚焦于实际应用，如5kW电力操作电源的设计，包括方案选择、磁设计、控制环路设计和副边电压尖峰吸收等关键环节。通过实验波形和数据的分析，验证了理论和设计的正确性。本文深入剖析了软开关技术在全桥DC/DC变换器中的应用，以及其对提升系统性能和效率的重要作用。