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移相全橋ZVS PWM直流變換器

在早期的大功率電源(輸出功率大于1KW)應用中,硬開關全橋(Full-Bridge)拓撲是應用最為廣泛的一種,其特點是開關頻率固定,開關管承受的電壓與電流應力小,便于控制,特別是適合于低壓大電流,以及輸出電壓與電流變化較大的場合无需存款注册秒送18元。但受制于開關器件的損耗,無法將開關頻率提升以獲得更高的功率密度无需存款注册秒送18元。例如:一個5KW的電源无需存款注册秒送18元,采用硬開關全橋,即使效率做到92%无需存款注册秒送18元,那么依然還有400W的損耗无需存款注册秒送18元,那么每提升一個點的效率,就可以減少50W的損耗,特別在多臺并機以及長時間運行的系統中,其經濟效益相當可觀无需存款注册秒送18元。文章來源:http://www.faneinbox.com/bl/392.html
隨后无需存款注册秒送18元无需存款注册秒送18元,人們在硬開關全橋的基礎上,開發出了一種軟開關的全橋拓撲——移相全橋(Phase-Shifting Full-Bridge Converter,簡稱PS FB)无需存款注册秒送18元,利用功率器件的結電容與變壓器的漏感作為諧振元件无需存款注册秒送18元,使全橋電源的4個開關管依次在零電壓下導通(Zero voltage Switching,簡稱ZVS)无需存款注册秒送18元,來實現恒頻軟開關,提升電源的整體效率與EMI性能,當然還可以提高電源的功率密度。利用移相(Phase Shifting无需存款注册秒送18元,PS)來實現脈寬調制(PWM),調節輸出電壓;并實現零電壓(ZVS)開通減小開關損耗无需存款注册秒送18元。
移相全橋的拓撲圖
上圖是移相全橋的拓撲圖,各個元件的意義如下:
Vin:輸入的直流電源
T1-T4:4個主開關管,一般是MOSFET或IGBT
        T1,T2稱為超前臂開關管无需存款注册秒送18元,T3,T4稱為滯后臂開關管
C1-C4:4個開關管的寄生電容或外加諧振電容
D1-D4:4個開關管的寄生二極管或外加續流二極管
VD1,VD2:電源次級高頻整流二極管
TR:移相全橋電源變壓器
Lp:變壓器原邊繞組電感量
Ls1,Ls2:變壓器副邊電感量
Lr:變壓器原邊漏感或原邊漏感與外加電感的和
Lf:移相全橋電源次級輸出續流電感
Cf: 移相全橋電源次級輸出電容
RL: 移相全橋電源次級負載
主電路直流變換和移相控制脈寬
    1)同一半橋的上、下開關管導通時間關系和死區時間  全橋分為左、右兩半橋,同一半橋的上、下兩功率開關管輪流導通。為使變壓器一次側可獲得最大平均電壓无需存款注册秒送18元,每管導通時間Ton應接近于(略小于)0.5T无需存款注册秒送18元,T為開關周期,占空比賂小于0.5无需存款注册秒送18元。為了實現ZVS和防止因上、下兩開關管共態導通而造成輸入電壓Ui短路和燒管危險无需存款注册秒送18元,應有“死區時間”(如0.6us)无需存款注册秒送18元。
    2)全橋變換器的直流變換  對角線兩橋臂的功率開關管,只有都導通時才能將直流輸入電壓Ui加在變壓器一次側。V1、V4都導通時,Ui正向加在變壓器一次側a无需存款注册秒送18元、b兩端(見圖5-48a,圖中以S1、S4代替開關管)无需存款注册秒送18元。V2无需存款注册秒送18元、V3都導通時,Ui反向加在變壓器一次側g a、b兩端(見團5-48f)无需存款注册秒送18元。這樣反復,變壓器獲得交流電壓。Cb為一次側隔直(Blocking)電容无需存款注册秒送18元,防止脈寬不對稱時變壓器有直流磁化。二次交流電壓經VD5、VD6整流,Lo、Co濾波后无需存款注册秒送18元,輸出直流電壓Uo。
    3)移相控制實現脈寬調制(PWM)  每只開關管的導通時間(驅動脈寬)不變,橋的對角線上兩管導通時間的相位差可變,稱為移相。
因為是做理論分析无需存款注册秒送18元,所以要將一些器件的特性理想化,具體如下:
1、    假設所有的開關管為理想元件,開通與關斷不存在延遲,導通電阻無窮无需存款注册秒送18元;開關管的體二極管或者外部的二極管也為理想元件无需存款注册秒送18元,其開通與關斷不存在延遲,正向壓降為0。
2、    所有的電感,電容都為理想元件,不存在寄生參數,變壓器也為理想變壓器无需存款注册秒送18元,不存在漏感與分布參數的影響,勵磁電感無窮大,勵磁電流可以忽略无需存款注册秒送18元,諧振電感是外加的。
3无需存款注册秒送18元无需存款注册秒送18元、    超前橋臂與滯后的諧振電容都相等,即C1=C2=Clead,C3=C4=Clag无需存款注册秒送18元。
次級續流電感通過匝比折算到初級的電感量LS`遠遠大于諧振電感的感量Lr无需存款注册秒送18元,即LS`=Lf*n2》Lr。
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