全桥ZVS-PWM变换器分析与设计：200W DC/DC转换器

"本文主要探讨了电源技术中的全桥ZVS-PWM变换器的分析与设计，特别是针对移相控制的ZVS-PWM谐振电路拓扑进行了详细研究，旨在解决传统PWM变换器存在的软开关范围限制和设计复杂性问题。文章设计了一个输出功率为200W的DC/DC变换器，适用于各种领域的应用需求。" 全桥ZVS-PWM变换器是电源技术中的一个重要组成部分，它结合了零电压开关（ZVS）和脉宽调制（PWM）的优点，能够实现高效、低损耗的能量转换。ZVS技术允许开关器件在零电压条件下切换，从而减少开关损耗，提高整体转换效率。而PWM则是通过调整开关脉冲的宽度来控制输出电压平均值，实现精确的稳压控制。 在电路原理方面，全桥ZVS-PWM变换器由四只参数相同的功率MOSFET开关管（S1, S2, S3, S4）组成，它们分别连接到输入直流电压Vin。为了防止桥臂间的直通短路，S1和S3，S2和S4之间设置了死区时间△t，同时，通过调节S1和S4，S2和S3之间的驱动信号移相角α，可以改变输出电压，达到稳压目的。Lf和Cf构成的倒L型滤波电路则用于平滑输出电压，降低纹波。 文章进一步分析了变换器的工作模态，主要包括以下几个阶段：原边电流正半周功率输出过程中，S1和S4在t0之前导通，t0到t1期间保持导通状态，S2和S3截止；在t1到t2阶段，S1和S4开始关闭，而S2和S3逐渐导通，电流开始从副边流向原边；t2到t3期间，S2和S3完全导通，S1和S4完全截止，电流在变压器初级侧反向流动；最后，t3到t0，S2和S3逐渐关闭，S1和S4再次导通，电流回流至负载，完成一个完整的开关周期。 在分析中，作者假设了理想的开关条件，忽略了开关器件的正向压降、开关时间，以及变压器和线路中的寄生电阻等因素，以简化计算和理解。此外，假设所有开关管的输出结电容相等，并且滤波电感足够大，以减小输出电压的波动。 全桥ZVS-PWM变换器的设计优化了传统的PWM变换器，不仅扩展了软开关的范围，降低了开关损耗，还简化了输出滤波器的设计，提高了系统的整体性能。这样的变换器适用于高效率、高功率密度的电源系统，尤其在电力电子、通信设备、电动汽车等领域有广泛的应用前景。