開關電源-軟開關技術ppt課件

1、1 5.1 5.1 軟開關的基本概念軟開關的基本概念5.2 5.2 軟開關電路的分類軟開關電路的分類5.3 5.3 典型的軟開關電路典型的軟開關電路 第第5 5章章 軟開關技術軟開關技術2開關電源的發(fā)展趨勢開關電源的發(fā)展趨勢 小型化、輕量化，對效率和電磁兼容性也有很高要求。小型化、輕量化，對效率和電磁兼容性也有很高要求。電力電子裝置高頻化電力電子裝置高頻化 減小濾波器、變壓器的體積和重量，電力電子裝置小型化、輕量化。減小濾波器、變壓器的體積和重量，電力電子裝置小型化、輕量化。 開關損耗增加，電路效率嚴重下降，電磁干擾增大。開關損耗增加，電路效率嚴重下降，電磁干擾增大。軟開關技術軟開關技術 降低

2、開關損耗和開關噪聲。降低開關損耗和開關噪聲。 大幅度提高開關頻率。大幅度提高開關頻率。引言引言3v 5.1.1 硬開關與軟開關硬開關與軟開關)()()(titutpSSSiSuSuSiSiSu5.1 5.1 軟開關的基本概念軟開關的基本概念硬開關：硬開關： 開關過程中電壓和電流均不為零，出現了重疊區(qū)。開關過程中電壓和電流均不為零，出現了重疊區(qū)。 電壓和電流的變化很快，波形出現了明顯的過沖和振蕩，導致開關噪聲的產生。電壓和電流的變化很快，波形出現了明顯的過沖和振蕩，導致開關噪聲的產生。ttiupb)ttiupa)圖5-1 硬開關電路的開關過程 a) 硬開關開通過程 b) 硬開關關斷過程4硬開關過

3、程硬開關過程:產生較大的開關損耗和開關噪聲產生較大的開關損耗和開關噪聲;2)開關損耗隨著開關頻率的提高而增加，使電路效率下降，發(fā)熱量增大，溫升提高，阻礙了開關損耗隨著開關頻率的提高而增加，使電路效率下降，發(fā)熱量增大，溫升提高，阻礙了開關頻率的提高；開關頻率的提高；3)開關噪聲給電路帶來嚴重的電磁干擾問題，影響周邊電子設備的正常工作。開關噪聲給電路帶來嚴重的電磁干擾問題，影響周邊電子設備的正常工作。 5軟開關：軟開關：在原來的開關電路中增加很小的電感、電容等諧振元件，構成輔助換相網絡，在開關在原來的開關電路中增加很小的電感、電容等諧振元件，構成輔助換相網絡，在開關過程前后引入諧振過程，消除開關過

4、程中電壓、電流的重疊。過程前后引入諧振過程，消除開關過程中電壓、電流的重疊。降低開關損耗和開關噪聲。降低開關損耗和開關噪聲。tptiua)uttipb) 圖5-2 軟開關電路的開關過程 a) 軟開關開通過程 b) 軟開關關斷過程6v 5.1.2 5.1.2 零電壓開關與零電壓開關零電壓開關與零電壓開關l零電壓開通零電壓開通 開關開通前其兩端電壓為零開關開通前其兩端電壓為零,開通時不會產生損耗和噪聲。開通時不會產生損耗和噪聲。l零電流關斷零電流關斷 開關關斷前電流為零開關關斷前電流為零,關斷時不會產生損耗和噪聲。關斷時不會產生損耗和噪聲。 通常簡稱零電壓開關和零電流開關。零電壓開通和零電流關斷主

5、要依靠電路中的諧振來實現。通常簡稱零電壓開關和零電流開關。零電壓開通和零電流關斷主要依靠電路中的諧振來實現。l零電壓關斷零電壓關斷 開關并聯(lián)的電容能延緩開關關斷后電壓上升的速度，降低開關損耗。開關并聯(lián)的電容能延緩開關關斷后電壓上升的速度，降低開關損耗。7l零電流開通零電流開通 與開關相串聯(lián)的電感能延緩開關開通后電流上升的速率，降低了開通損耗。與開關相串聯(lián)的電感能延緩開關開通后電流上升的速率，降低了開通損耗。 簡單地在硬開關電路中給開關并聯(lián)電容或串聯(lián)電感，不僅不會降低開關損耗，還會帶簡單地在硬開關電路中給開關并聯(lián)電容或串聯(lián)電感，不僅不會降低開關損耗，還會帶來總損耗增加、關斷過電壓增大等負面問題。

6、來總損耗增加、關斷過電壓增大等負面問題。85.2 5.2 軟開關電路的分類軟開關電路的分類v根據電路中主開關是零電壓開通還是零電流關斷，可分成零電壓電路和零電流電路兩根據電路中主開關是零電壓開通還是零電流關斷，可分成零電壓電路和零電流電路兩大類。大類。v根據軟開關技術發(fā)展歷程可分為準諧振電路、零電壓根據軟開關技術發(fā)展歷程可分為準諧振電路、零電壓PWM電路和零轉換電路和零轉換PWM電路。電路。v每種軟開關電路都可用于降壓型、升壓型等不同電路，因此可以由基本開關單元導出每種軟開關電路都可用于降壓型、升壓型等不同電路，因此可以由基本開關單元導出具體電路。具體電路。9圖圖5-3 基本開關單元的概念基本

7、開關單元的概念 a) 基本開關單元基本開關單元 b) 降壓斬波器中的基本開關單元降壓斬波器中的基本開關單元 c) 升壓斬波器中的基本開關單元升壓斬波器中的基本開關單元 d) 升壓斬波器中的基本開關單元升壓斬波器中的基本開關單元SLVDa)SLVDb)d)SVDLc)LVDS105.2.1 5.2.1 準諧振電路準諧振電路 準諧振電路中電壓或電流的波形為正弦半波，因此稱之為準諧振。這是最早出現的一類準諧振電路中電壓或電流的波形為正弦半波，因此稱之為準諧振。這是最早出現的一類軟開關電路，有些現在還在使用。軟開關電路，有些現在還在使用。 諧振的引入使得電路的開關損耗和開關噪聲都大大下降，但也帶來一些

8、負面問題：諧振的引入使得電路的開關損耗和開關噪聲都大大下降，但也帶來一些負面問題： 諧振電壓峰值很高，要求器件耐壓必須提高；諧振電壓峰值很高，要求器件耐壓必須提高； 諧振電流的有效值很大，電路中存在大量的無功功率的交換，造成電路導通損耗諧振電流的有效值很大，電路中存在大量的無功功率的交換，造成電路導通損耗加大；加大； 諧振周期隨輸入電壓、負載變化而改變，因此電路只能諧振周期隨輸入電壓、負載變化而改變，因此電路只能 采用脈沖頻率調制（采用脈沖頻率調制（PFM）方式來控制，變頻的開關頻率給電路設計帶來困難。方式來控制，變頻的開關頻率給電路設計帶來困難。11準諧振電路可分為：準諧振電路可分為：q零電

9、壓開關準諧振電路（零電壓開關準諧振電路（Zero-Voltage-Switching Quasi-Resonant ConverterZVS QRC）q零電流開關準諧振電路（零電流開關準諧振電路（Zero-Current-Switching Quasi-Resonant ConverterZCS QRC）q零電壓開關多諧振電路（零電壓開關多諧振電路（Zero-Voltage-Switch Multi-Redonant ConverterZVS MRC）SLVDa) 零電壓開關準諧振電路的基本開關單元零電壓開關準諧振電路的基本開關單元rLrCrCrLSLVDb) 零電流開關準諧振電路的基本開關單

10、元零電流開關準諧振電路的基本開關單元SLVDrL1rC2rCc) 零電壓開關多諧振電路的基本開關單元零電壓開關多諧振電路的基本開關單元125.2.2 5.2.2 零開關零開關PWMPWM電路電路q引入輔助開關來控制諧振的開始時刻，使諧振僅發(fā)生于開關過程前后。引入輔助開關來控制諧振的開始時刻，使諧振僅發(fā)生于開關過程前后。q零開關零開關PWM電路可分為零電壓開關電路可分為零電壓開關PWM電路（電路（ZVS PWM）和零電流開關）和零電流開關PWM電路電路（ZCS PWM）。）。q特點：特點： 電壓和電流基本上是方波，只是上升沿和下降沿較緩，開關承受的電壓明顯降低，電路可電壓和電流基本上是方波，只是

11、上升沿和下降沿較緩，開關承受的電壓明顯降低，電路可以采用開關頻率固定的以采用開關頻率固定的PWM控制方式?？刂品绞?。SLVDrCrL1Sa) 零電壓開關零電壓開關PWM電路的基本開關單電路的基本開關單元元SLVDrLrC1Sb) 零電流開關零電流開關PWM電路的基本開關單電路的基本開關單元元135.2.3 5.2.3 零轉換零轉換PWMPWM電路電路q采用輔助開關控制諧振的開始時刻，諧振電路與主開關并聯(lián)。采用輔助開關控制諧振的開始時刻，諧振電路與主開關并聯(lián)。q零轉換零轉換PWM電路可分為零電壓轉換電路可分為零電壓轉換PWM電路（電路（ZVT PWM）和零電流轉換）和零電流轉換PWM電路（電路（

12、ZCT PWM）。）。q特點：特點： 輸入電壓和負載電流對電路的諧振過程影響很小，電路在很寬的輸入電壓范圍內和從輸入電壓和負載電流對電路的諧振過程影響很小，電路在很寬的輸入電壓范圍內和從零負載到滿載都工作在軟開關狀態(tài)。零負載到滿載都工作在軟開關狀態(tài)。 電路中無功功率的交換被削弱到最小，這使得電路效率進一步提高。電路中無功功率的交換被削弱到最小，這使得電路效率進一步提高。rLrC1S1VDSLVDa) 零電壓轉換零電壓轉換PWM電路的基本開關單元電路的基本開關單元SLVDrLrC1VD1Sb) 零電流轉換零電流轉換PWM電路的基本開關單元電路的基本開關單元145.3 5.3 典型的軟開關電路典型

13、的軟開關電路v 5.3.1 零電壓準諧振電路零電壓準諧振電路v 5.3.3 有源鉗位正激型電路有源鉗位正激型電路v 5.3.4 零電壓轉換零電壓轉換PWM電路電路v 5.3.2 移相全橋型零電壓開關移相全橋型零電壓開關PWM電路電路155.3.1 5.3.1 零電壓準諧振電路零電壓準諧振電路1.電路結構電路結構 假設電感L和電容C都很大，可以等效為電流源和電壓源，并忽略電路中的損耗。rCrLSRLAVD+-CiUSVDDuLri圖圖5 - 7降壓型降壓型零電壓開關準諧振電路原理圖零電壓開關準諧振電路原理圖162.工作原理工作原理CruLIiU+rCA圖圖5-9 零電壓開關準諧振電路在零電壓開關

14、準諧振電路在 時段等效電路時段等效電路0t1tSttttt)(CrSuuSiLriDu1t0t2t3t4t0t5t6t圖圖5 8 零電壓開關準諧振電路的理想化波形零電壓開關準諧振電路的理想化波形rCrLSRLAVD+-CiUSVDDuLri圖圖5 - 7降壓型降壓型零電壓開關準諧振零電壓開關準諧振電路原理圖電路原理圖17iUCrurC+rLLri圖圖5-10 零電壓開關準諧振電路在零電壓開關準諧振電路在 時段等效電路時段等效電路1t2tSttttt)(CrSuuSiLriDu1t0t2t3t4t0t5t6t圖圖5 8 零電壓開關準諧振電路的理想化波形零電壓開關準諧振電路的理想化波形rCrLSR

15、LAVD+-CiUSVDDuLri圖圖5 - 7降壓型降壓型零電壓開關準諧振零電壓開關準諧振電路原理圖電路原理圖18 時段：時段： 時刻后，時刻后， 向向 放電，放電， 改變方改變方向，向， 不斷下降，不斷下降， 直到直到 時刻，時刻， = ， 達到反向諧振峰值。達到反向諧振峰值。 時段：時段： 時刻后，時刻后， 向向 反向充電，反向充電， 繼續(xù)下降，直到繼續(xù)下降，直到 時刻時刻 =0。2t3t2trCrLLriCru3tCruiULri3t4t3trLrCCru4tCruSttttt)(CrSuuSiLriDu1t0t2t3t4t0t5t6t圖圖5 8 零電壓開關準諧振電路的理想化波形零電壓

16、開關準諧振電路的理想化波形rCrLSRLAVD+-CiUSVDDuLri圖圖5 - 7降壓型降壓型零電壓開關準諧振零電壓開關準諧振電路原理圖電路原理圖19 時段： 被鉗位于零， 線性衰減，直到 時刻， =0。由于這一時段S兩端電壓為零，所以必須在這一時段使開關S開通，才不會產生開通損耗。 時段：S為通態(tài)， 線性上升，直到 時段， = ，VD關斷。 時段：S為通態(tài)，VD為斷態(tài)。4t5tCruLri5tLri5t6t6tLri6tLriLI0t缺點：諧振電壓峰值將高于輸入電壓的兩倍，增缺點：諧振電壓峰值將高于輸入電壓的兩倍，增加了對開關器件耐壓的要求，增加了電路的成本，加了對開關器件耐壓的要求，增

17、加了電路的成本，降低了可靠性。降低了可靠性。Sttttt)(CrSuuSiLriDu1t0t2t3t4t0t5t6t圖圖5 8 零電壓開關準諧振電路的理想化波形零電壓開關準諧振電路的理想化波形205.3.3 5.3.3 有源鉗位正激型電路有源鉗位正激型電路 該電路變壓器二次側的結構與普通正激型電路一樣，不同的是一次電路結構。該電路沒該電路變壓器二次側的結構與普通正激型電路一樣，不同的是一次電路結構。該電路沒有復位繞組，而是采用含有反并聯(lián)二極管的開關有復位繞組，而是采用含有反并聯(lián)二極管的開關S1和電容和電容C1構成復位電路。構成復位電路。iU1C1SLCRS1N2N2VD1VD圖5-20 有源鉗

18、位正激型電路211.1.工作過程工作過程0tS1t2t3t4t5t1SSiSumi1Si1Su0000000圖5-22 有源鉗位正激型電路的波形 iU1N2N1VD2VD1CSCRmi1SSiLi1Dia) 有源鉗位正激型電路在 時段的等效電路0t1t iU1N2N1VD2VD1CSCRmi1SLib) 有源鉗位正激型電路在 時段的等效電路2t1t1t2t1VD2VD 時段：主開關時段：主開關S開通，二極管開通，二極管 通，通， 斷，電感斷，電感L的電流增長，變壓器的勵磁電流的電流增長，變壓器的勵磁電流 也線性增長。也線性增長。 0t1t1VD2VDmimi1S1C 時段：時段：S關斷，二極管

19、關斷，二極管 斷，斷， 通，電感通，電感L的電流下降。變壓器的勵磁電流的電流下降。變壓器的勵磁電流 通過通過 的反的反并二極管向電容并二極管向電容 充電。充電。22 iU1CCRS1S1N2N1VD2VDmiLi2Dic) 有源鉗位正激型電路在 時段的等效電路2t3t iU1CCRS1S1N2N1VD2VDmi2DiLiDid) 有源鉗位正激型電路在 時段的等效電路3t4t 時段：開關時段：開關 開通，由于開通，由于 開通前其反開通前其反并二極管處于通態(tài)，其兩端電壓為零，因此并二極管處于通態(tài)，其兩端電壓為零，因此 為零電壓開通。在此期間，變壓器勵磁電流為零電壓開通。在此期間，變壓器勵磁電流 線

20、線性下降，性下降， 時刻下降到零。時刻下降到零。2t3t3t1S1S1Smi 時段：變壓器勵磁電流時段：變壓器勵磁電流 到零后反向，到零后反向， 反過來向變壓器勵磁電感放電，勵磁電流由零變反過來向變壓器勵磁電感放電，勵磁電流由零變?yōu)樨撝?，直到為負值，直?時刻時刻 關斷。關斷。3t4t4t1Smi1C0tS1t2t3t4t5t1SSiSumi1Si1Su0000000圖5-22 有源鉗位正激型電路的波形23 iU1CS1N2NmiSiLi2Di1VD2VDRLCe) 有源鉗位正激型電路在 時段的等效電路5t4t時段：時段： 關斷時，變壓器的勵磁電關斷時，變壓器的勵磁電流方向為由下向上，流方向為

21、由下向上， 關斷后，勵磁電流流過關斷后，勵磁電流流過主開關的反并聯(lián)二極管，主開關的反并聯(lián)二極管， 時刻，開通，時刻，開通，此時的反并聯(lián)二極管處于通態(tài)，兩端電壓此時的反并聯(lián)二極管處于通態(tài)，兩端電壓為零，所以為零電壓開通。為零，所以為零電壓開通。4t5t1S1S4t0tS1t2t3t4t5t1SSiSumi1Si1Su0000000圖5-22 有源鉗位正激型電路的波形242.2.特點特點主開關主開關S工作在零電壓開通條件，開關損耗顯著降低工作在零電壓開通條件，開關損耗顯著降低。存在變壓器勵磁電流為負值的工作狀態(tài)，這意味著變壓器的磁通在工作過程中可存在變壓器勵磁電流為負值的工作狀態(tài)，這意味著變壓器的

22、磁通在工作過程中可以從正值變化為負值，工作在磁化曲線的以從正值變化為負值，工作在磁化曲線的、兩個象限。因此兩個象限。因此有源鉗位正激型電有源鉗位正激型電路的變壓器的磁心利用率大大提高路的變壓器的磁心利用率大大提高，表現為同等功率的電路時，磁心尺寸可以很小，表現為同等功率的電路時，磁心尺寸可以很小，繞組匝數可以減小，從而變壓器的體積和重量可降低。繞組匝數可以減小，從而變壓器的體積和重量可降低。省去了復位繞組，變壓器的制造工藝可以簡化，有利于減低成本。省去了復位繞組，變壓器的制造工藝可以簡化，有利于減低成本。 由于有源鉗位正激型電路具有諸多優(yōu)點，而且開關數量較移相全橋零電壓開關由于有源鉗位正激型電

23、路具有諸多優(yōu)點，而且開關數量較移相全橋零電壓開關PWM電電路少，電路中的諧振電壓和電流又明顯小于零電壓準諧振電路，該電路被廣泛應用于中小路少，電路中的諧振電壓和電流又明顯小于零電壓準諧振電路，該電路被廣泛應用于中小功率密度的電源裝置中，典型的例子是模塊化的隔離型功率密度的電源裝置中，典型的例子是模塊化的隔離型DC-DC變換器。變換器。255.3.4 5.3.4 零電壓轉換零電壓轉換PWMPWM電路電路 零電壓轉換零電壓轉換PWM電路是另一種常用的軟開關電路，具有電路簡單、效率高等特點，廣電路是另一種常用的軟開關電路，具有電路簡單、效率高等特點，廣泛應用于功率因數校正（泛應用于功率因數校正（PF

24、C）電路、）電路、DC-DC變換器、斬波器等。由于該電路在升壓型變換器、斬波器等。由于該電路在升壓型PFC中的廣泛應用，特以升壓型電路為例，介紹這種軟開關電路的工作原理。中的廣泛應用，特以升壓型電路為例，介紹這種軟開關電路的工作原理。iULILS1SSVDrCDiLriVD1VDOUCRrL圖5-23 升壓型零電壓轉換PWM電路的原理圖26工作過程分析：工作過程分析： 在分析中，假設電感L和電容C都很大，并忽略器件與線路中的損耗。iULILS1SSVDrCDiLriVD1VDOUCRrL圖5-23 升壓型零電壓轉換PWM電路的原理圖S1SSuLriLI1Si1SuDiSi0t1t2t3t4t5

25、t000000000ttttttttt圖5-24 升壓型零電壓轉換PWM電路的理想化波形 時段：輔助開關時段：輔助開關 先于先于S開通，電感開通，電感電流電流 迅速增長，二極管迅速增長，二極管VD中的電流以同樣的中的電流以同樣的速率下降。直到速率下降。直到 時刻，二極管時刻，二極管VD中電流下降到中電流下降到零，二極管自然關斷。零，二極管自然關斷。0t1t1tLri 時段：時段： 與與 構成諧振回路。的電構成諧振回路。的電流增加而流增加而 的電壓下降，的電壓下降， 時刻，其電壓時刻，其電壓 剛好剛好下降到零，開關下降到零，開關S的反并二極管的反并二極管 導通，導通， 被鉗位被鉗位于零，而電流于

26、零，而電流 保持不變。保持不變。1t2t2tLrirLrLrCrCCruCruSVD1t2tiUSVDrCLrL1SLriLI圖5-25 升壓型電壓轉換PWM電路在 時段的等效電路27iULILS1SSVDrCDiLriVD1VDOUCRrL圖5-23 升壓型零電壓轉換PWM電路的原理圖 時段：時段： 被鉗位于零，而電流被鉗位于零，而電流 保持保持不變，這種狀態(tài)一直保持到不變，這種狀態(tài)一直保持到 時刻時刻S開通、開通、 關關斷。斷。2t3t3t1SCruLri 時段：時段： 時刻時刻S開通時，為零電壓開通。開通時，為零電壓開通。S開通的同時，開通的同時， 中的能量通過中的能量通過 向負載側輸送

27、，向負載側輸送，主開關主開關S中的電流線性上升。中的電流線性上升。 時刻，時刻， ， 關關斷，電路進入正常導通狀態(tài)。斷，電路進入正常導通狀態(tài)。 3t3t4t4trL1VD0Lri1VD 時段：時段： 時刻，時刻，S關斷，由于關斷，由于 的存在，的存在，S關斷時電壓上升率受到限制，降低了關斷時電壓上升率受到限制，降低了S的關斷損的關斷損耗。耗。4t5t5trCS1SSuLriLI1Si1SuDiSi0t1t2t3t4t5t000000000ttttttttt圖5-24 升壓型零電壓轉換PWM電路的理想化波形285.3.2 5.3.2 移相全橋型零電壓開關移相全橋型零電壓開關PWMPWM電路電路A

28、BLCR+-.iU1S2S3S4S1TURU1SC2SC3SC4SCrL圖圖5 11 移相全橋型零電壓開關移相全橋型零電壓開關PWM電路電路29（1）在一個開關周期）在一個開關周期 內，每一個開關處于通態(tài)和斷態(tài)的時間是固定不變的。內，每一個開關處于通態(tài)和斷態(tài)的時間是固定不變的。導通時間略小于導通時間略小于 TS/2，而關斷時間略大于，而關斷時間略大于TS/2 。（2）同一個半橋，上下兩個開關不能同時處于通態(tài)，每一個開關關斷到另一個）同一個半橋，上下兩個開關不能同時處于通態(tài)，每一個開關關斷到另一個開關開通都要經過一定的死區(qū)時間。開關開通都要經過一定的死區(qū)時間。（3）互為對角的兩對開關）互為對角的

29、兩對開關S1- S4 和和 S2- S3的開關函數的波形，的開關函數的波形，S1的波形比的波形比S4超前，而超前，而S2的波形比的波形比S3超前，因此稱超前，因此稱S1和和S2為超前橋臂，而稱為超前橋臂，而稱S3和和S4為滯后橋為滯后橋臂。臂。ST1.移相全橋開關移相全橋開關PWM電路控制方式特點：電路控制方式特點：（4）超前時間）超前時間t t，則占空比為，則占空比為1/2stDT 30ttttttttt1S2S3S4SLriABu1TuLruRuLi1Di2Di8t9t0t1t2t3t4t5t6t7t8t9t0t圖圖5-12 移相全橋型電壓開關移相全橋型電壓開關PWM電路的理電路的理想化波

30、形想化波形2.工作過程：工作過程： t0 t1時段：S1與S4都處于通態(tài)，直到 t1時刻，S1關斷。 t1 t2時段：t1時刻，開關S1關斷后，電容Cs1、Cs2與電感Lr、L構成諧振回路，uA不斷下降，直到uA=0，VDS2導通，電流 iLr通過VDS2續(xù)流。 t2 t3時段：t2時刻S2開通，由于此時其反并二極管VDS2 處于通態(tài)，因此S2為零電壓開通。ALCR.+-iULriLi1SC2SCrL4S2SVD1:TkOU圖5-13 移相全橋型零電壓開關PWM電路在 階段的等效電路1t2t1S31BLCR+-.iU2SLrirL3SC4SC3SVD1VD2VDLi圖5-14 移相全橋型零電壓

31、開關PWM電路在 階段的等效電路3t4t t3t4時段：時段：t4時刻時刻 S4 關斷，變壓器一關斷，變壓器一次側整流二極管次側整流二極管VD1和和VD2同時導通，變壓器同時導通，變壓器一次和二次電壓均為零，相當于短路，因此變一次和二次電壓均為零，相當于短路，因此變壓器一次側壓器一次側CS3、CS4與與Lr構成諧振回路。諧振構成諧振回路。諧振電感電感Lr的電流不斷減小，的電流不斷減小，B點電壓不斷上升，點電壓不斷上升，直到直到S3的反并二極管的反并二極管VDS3導通。這種狀態(tài)維導通。這種狀態(tài)維持到持到t4時刻，時刻，S3開通，因此開通，因此S3是零電壓開通。是零電壓開通。ttttttttt1S

32、2S3S4SLriABu1TuLruRuLi1Di2Di8t9t0t1t2t3t4t5t6t7t8t9t0t圖圖5-12 移相全橋型電壓開關移相全橋型電壓開關PWM電路的理電路的理想化波形想化波形32ABLCR+-.iU1S2S3S4S1TURU1SC2SC3SC4SCrL圖圖5 11 移相全橋型零電壓開關移相全橋型零電壓開關PWM電路電路 t4 t5時段：時段：S3開通后，諧振電感開通后，諧振電感Lr的的電流繼續(xù)減小。電感電流電流繼續(xù)減小。電感電流 iLr下降到零后反向下降到零后反向增大，直到增大，直到t5時，時，iLr=IL/kT，變壓器二次側整，變壓器二次側整流管流管VD1的電流下降到零

33、而關斷，電流的電流下降到零而關斷，電流IL全全部轉移到部轉移到VD2中。中。 t0 t5時段正好是開關周期的一半，另一時段正好是開關周期的一半，另一半開關周期電路的工作過程與其完全對稱。半開關周期電路的工作過程與其完全對稱。ttttttttt1S2S3S4SLriABu1TuLruRuLi1Di2Di8t9t0t1t2t3t4t5t6t7t8t9t0t圖圖5-12 移相全橋型電壓開關移相全橋型電壓開關PWM電路的理電路的理想化波形想化波形333.3.移相全橋型零電壓開關移相全橋型零電壓開關PWMPWM電路存在的問題：電路存在的問題：占空比丟失現象占空比丟失現象 在變壓器支路中串入了諧振電感在變

34、壓器支路中串入了諧振電感Lr，電感兩端壓降會導致實際輸出電壓比按占空比計，電感兩端壓降會導致實際輸出電壓比按占空比計算得到的值有所降低。表現為變壓器二次側的實際占空比小于一次側開關電路的占空比，算得到的值有所降低。表現為變壓器二次側的實際占空比小于一次側開關電路的占空比，即部分占空比丟失。即部分占空比丟失。占空比定義為占空比定義為： 在在 t3 t5和和t8 t0的時段內，電路處于續(xù)流狀態(tài)，因此這兩個時段被稱為占空比丟失的時段內，電路處于續(xù)流狀態(tài)，因此這兩個時段被稱為占空比丟失時間，丟失的占空比為：時間，丟失的占空比為： 21STtDSiTLrTUkILD234l 占空比丟失給電路性能帶來不利

35、影響，為了保證在丟失占空比的情況下，電路仍占空比丟失給電路性能帶來不利影響，為了保證在丟失占空比的情況下，電路仍能達到所要求的輸出電壓，變壓器的電壓比必須適當減小，而這又會導致變壓器一次能達到所要求的輸出電壓，變壓器的電壓比必須適當減小，而這又會導致變壓器一次電流增大，加重了一次電路的負擔。電流增大，加重了一次電路的負擔。l 設計時，應按照最惡劣的情況計算，并保證在最大占空比丟失的情況下，電路仍設計時，應按照最惡劣的情況計算，并保證在最大占空比丟失的情況下，電路仍能輸出所要求的電壓。另一方面，在滿足電路軟開關要求的前提下，諧振電感應盡量能輸出所要求的電壓。另一方面，在滿足電路軟開關要求的前提下

36、，諧振電感應盡量小，以減小占空比丟失。小，以減小占空比丟失。35電路的軟開關條件 以超前橋臂中以超前橋臂中 S1 S2的換相過程為例，的換相過程為例， t1 t2時段時段內，將變壓器二次側的元件參數及變量按電壓比內，將變壓器二次側的元件參數及變量按電壓比kT折算折算到變壓器一次側，有到變壓器一次側，有 。計算電壓。計算電壓 從從 降為降為零的時間零的時間 的波動很小，可以認為的波動很小，可以認為 ，則有，則有只有超前橋臂換相的死區(qū)時間只有超前橋臂換相的死區(qū)時間 大于諧振時大于諧振時間間 ，才能使，才能使S2開通前，其兩端電壓降為零。所以超開通前，其兩端電壓降為零。所以超前橋臂的零電壓開關條件為：前橋臂的零電壓開關條件為： TLLrkii)(tuAiULrIiCCUt)(21LioLIi oiTICCUkt)(21121ttttOiTICCUkt)(211A+-+-iU1SC2SCLrirL2SVD4STLkiLkT2oCRoTUk圖5-15 將變壓器二次側折算到一次側后的等效電路A+-iULri1C2C圖5-16 超前橋臂的諧