准ZVS双管正激变换器.docx

1、准ZVS双管正激变换器准ZVS双管正激变换器2008-12-27电源开发网电源开发资源-可免费申请的专业杂志列表高频开关电源设计中的电磁兼容性问题研究SG3524与SG3525的功能特点及软起动功能的比特种单片开关电源模块的电路设计UC3842应用于电压反馈电路中的探讨电容基础知识电阻知识电感知识好书推荐：现代高频开关电源实用技术DC-DC模块TPS54310的SPICE模型的建立与应用Abstract：A two-transistor forward converter, which can perform ZVS turn-off and turn-on QZVS at main swit

2、ches and can increase the efficiency when compared to the hard converter, is introduced. A two switches forward converter with high voltage input is simulated. Keyword：two switches forward; converter; resonance 1引言双管正激变换器因开关管电压应力低，不需要磁复位电路，具有抗桥臂直通能力，可靠性高，因此在高输入电压、大功率场合得到广泛的应用。随着开关频率的提高，开关损耗变大，影响变换器效

3、率的提高，为了提高双管正激变换器的效率，有必要实现其开关管的软开关，本电路用的是双零转换变换技术。在这里，增加一辅助开关电路，利用短时谐振来实现开关管的准软开关。这里所说的准软开关也就是：zvs指的是开关管电压接近零时开通或关断，zcs指的是开关管电流接近零时开通和关断。2工作原理图1示出电路原理图。图中Vin输入直流电压Ld功率变压器漏感C1、C2分别为S1和S2的并联电容（包括开关管的寄生电容）辅助电路由电感Lr和开关管S3组成。在一个工作周期中有九个开关模态，其等效电路图如图2所示。为了简化电路状态分析，假设所有器件都是理想的，将输出滤波器和负载看成一恒流源。 图2各开关模态的等效电路（

4、1）开关模态1t0,t1参考图2(a)t0时刻，主开关管S1、S2导通，S3处于关断状态，变压器的激磁电流线性增加。（2）开关模态2t1,t2参考图2(b)t1时刻，开关管s2关断，电容c2的电压线性增加，由于电容的电压不能突变，所以开关管s2为zvs关断。（3）开关模态3t2,t3参考图2(c)t2时刻，电容c2上的电压增加到Vin，这时D2导通，激磁电流在D2和S1中流动。（4）开关模态4t3,t4参考图2(d)t3时刻，开关管S1关断，由于C1的电压不能突变，故S1为ZVS关断。此时C1、Lm和Ld开始谐振，C1的电压增高，Lm和Ld的电流减小。负载电流在D4中增加，在D3中减小。（5）

5、开关模态5t4,t5参考图2(e)t4时刻，C1电压达到Vin，D1导通，变压器的激磁电流减小。（6）开关模态6t5,t6参考图2(f)t5时刻，Ld中的电流降到零，D3关断，负载电流通过续流二极管D4流通。 （7）开关模态7t6,t7参考图2(g)t6时刻，激磁电流降到零，到此去磁结束。闭合S3，由于Lr的电流不能突变，S3为ZCS导通，此时C1、C2和Lr开始谐振。（8）开关模态8t7,t8参考图2(h)t7时刻，电容C1和C2上的电压均为出入电压的一半，在这瞬间，变压器上有个正电压导致D3导通。这一阶段，C1、C2和Lr、Ld谐振。（9）开关模态9t8,t9参考图2(i)t8时刻，C2、

6、C2上的电压值接近零，此时闭合S1、S2，S1、S2为准ZVS开通。Ld电流线性增加，负载电流从D4向D3过渡。在t9时刻，Ld的电流与负载电流相等。3仿真与实验结果随着大规模集成电路和电子计算机技术的迅猛发展，电力电子电路的分析和设计发生了重大变革，目前，EDA技术已广泛应用于电力电子系统中，并成为电力电子系统设计不可缺少的重要工具。Orcad是一种强大电路仿真的软件，在国内外流行最广，本电路就是利用Orcad进行仿真的。仿真电路模型为（图4）：图4仿真电路模型实验电路的主要参数：Vin=285550v；Uo=24v；Po=200w；工作频率fs=100k；功率变压器变比N1:N2=4.98

7、；最大占空比Dmax=0.42；辅助电感：Lr=3.6u；谐振电容：C1=C2=2.3n；变压器漏感：Ld=18u。实验波形（图5）：图5主要仿真波形图5示出开关管的开通和关断波形。图5（a）是主开关管在关断时，控制脉冲和开关管的电压波形，关断时刻，开关管上的电压与输入电压相比相对较低，实现了准ZVS关断。图5（b）主开关管的开通波形，开通电压和关断电压基本相等，为准ZVS开通。图5（c）是辅助开关管在开通时，控制脉冲和开关管的电流波形，开通时刻，辅助开关管的电流基本为零，为ZCS导通。图5（d）是辅助开关管的关断波形，关断时电流为零，为ZCS关断。实验电路的效率在满载时达到91%，和硬开关电

8、路相比，大概提高了4%。由于采用电源控制芯片很难实现该控制波形，所以采用可编程逻辑控制器来实现。4结论由理论分析和实验结果可知，该电路有以下特点：a、主开关为QZVS开通和关断；b、辅助开关管为ZCS导通和关断。参考文献：1 A.A. Pereira ,E. Coelho .V. Farias .L .Freitas and J.B. Junior;” A New ZC-ZVS Forward Converter”, in Applied Power Electronics Conference, 1996,pp.482-486.2 C. Dias, A. Pereira, J.B. Vieira Jr, V.Fariasand L. Freitas. “ An Improved Self-Resonant PWM Forward Converter, in Applied Power Electronics Conference, 1998, Record pp.440-4463直流开关电源的软开关技术，阮新波，严仰光编著，北京科学出版社，2000年4新型开关电源设计与应用，何希才编著，北京科学出版社，2001年