直流變換器開題

1、開題報(bào)告一背景直流變換器是一種將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量的半導(dǎo)體元件。按功能 可分為：升壓變換器、降壓變換器和升降壓變換器。在燃料電池汽車 中主要采用升壓變換器。變換器首先通過電力電子器件將直流電源轉(zhuǎn) 變成交流電(AC), 一般稱作逆變，然后通過變壓器(升壓比為1 : n)升 壓,最后通過整流、濾波電路產(chǎn)生變壓后的直流電，以供負(fù)載使用.直流轉(zhuǎn)換器與一般的變換器相比，具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、 輸出功率大、品種齊全等特點(diǎn)，用途廣泛，輸入輸出完全隔離，輸出 多路不限，極性任選。寬范圍輸入變換器是專為滿足輸入電壓變化范 圍較大場合需要而開發(fā)的一種直流穩(wěn)壓電源，其輸入直流電壓可以在 DC100V-375范

2、圍內(nèi)變動而保證輸出電壓的穩(wěn)定性.此外，這種電源 體積小,重量輕、保護(hù)功能完善，具有良好的電磁兼容性。本身具有過 流、過熱、短路保護(hù)。多檔輸出的變換器，它不僅提供電源而且有振 鈴和報(bào)警功能。該變換器分為軍用、工業(yè)及商業(yè)三個(gè)品級，在諸如通 信機(jī)房、艦船等蓄電池供電的場合極為適用。直流一直流變換器 (DC/DC Converter)早在10年前就做成了元器件式樣，在系統(tǒng)中損壞 時(shí)可以卸下更換。目前，它正從低技術(shù)、元器件型轉(zhuǎn)向高技術(shù)、插件 (Building black)型發(fā)展。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在開始方案設(shè)計(jì)階段就要考慮 系統(tǒng)究竟需要什么樣的電源輸入、輸出？DC/DC變換器作為子系統(tǒng)的 一個(gè)部件,應(yīng)該更仔細(xì)

3、地規(guī)定它的指標(biāo)以及要付出多少費(fèi)用。有趣的 是,全球聲稱可供給軍用DC/DC變換器的廠家超過300家,但卻沒有兩 種產(chǎn)品是相同的，這給系統(tǒng)設(shè)計(jì)師選用該產(chǎn)品時(shí)造成困難。設(shè)計(jì)師們 考慮的最重要的事是：對產(chǎn)品的性能價(jià)格比進(jìn)行綜合平衡，決定取舍。 需求和市場決定制造廠的發(fā)展戰(zhàn)略目前，對制造廠家而言，面臨著要 求降低噪聲、減小尺寸以及提高功率和效率的挑戰(zhàn)和市場競爭。現(xiàn)扼 要介紹幾家公司的做法。當(dāng)今,在任何一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各種電源都 是以插件形式出現(xiàn)的。供應(yīng)廠商均按用戶的要求作相應(yīng)改動以適應(yīng)需 求。DC/DC直流變換器的軍品市場占很大比重，但增長緩慢。分析家 們預(yù)測:到1996年 ,DC/DC變換器最大市

4、場將是計(jì)算機(jī)和通信領(lǐng)域。美國InterPoint公司的研究開發(fā)戰(zhàn)略是：針對軍用及宇航系統(tǒng) 應(yīng)用,提供一種更便宜、功率更大、性能更好的產(chǎn)品，它們比現(xiàn)有DC/DC 變換器有全面改進(jìn)。預(yù)計(jì)今后幾年的實(shí)際問題仍是產(chǎn)品價(jià)格。 采用模 塊化方法可以降低成本，同時(shí)提高DC/DC變換器輸出功率。一些應(yīng)用 系統(tǒng)要求功率高達(dá)2KW如果采用200W勺產(chǎn)品去構(gòu)建系統(tǒng)，至少要10 12個(gè)產(chǎn)品,既麻煩也影響系統(tǒng)可靠性。該公司認(rèn)為必須研制出功率比 200W大23倍的大功率電源，而且單件成本控制在1.31.7倍才合 適。模塊化方法，可以通過消除非重復(fù)工程成本(NRE)使系統(tǒng)成本降 低。這種模塊化的器件也是分布式供電系統(tǒng)的基本

5、構(gòu)件。鑒于分布式供電比集中供電系統(tǒng)有更多優(yōu)點(diǎn)，而絕大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)要求在母線級 上直流電壓要分別供給不同邏輯電路各種電壓，例如+5V、+12V +3.3V等等。一些廠家利用板級(on-Card)DC/DC變換器來實(shí)現(xiàn)，另一些供應(yīng) 商則把幾種輸出合在一起，把電源放在靠近需要供電的電路板上。Arnold Magnetics公司供應(yīng)多檔輸出的直流變換器，它不僅提供電源而且有振鈴和報(bào)警功能。為了占領(lǐng)市場，產(chǎn)品隨著性能提咼，其價(jià) 格也應(yīng)最低。各家公司，在維持性能不變時(shí)，盡量設(shè)法降低生產(chǎn)、銷售 成本。由于經(jīng)濟(jì)原因，電力生產(chǎn)、輸送和都采用三相系統(tǒng)。在三相系 統(tǒng)允許更高的功率密度，使用更少的器件和更高的效率比等

6、效單相系 統(tǒng)好。此外，由于相位的差異，三相系統(tǒng)目前在時(shí)間常數(shù)平均功率。 同樣的優(yōu)勢鼓勵(lì)使用的三相整流器和逆變器。許多工業(yè)應(yīng)用程序需要 大功率直流-直流轉(zhuǎn)換。這些應(yīng)用程序包括分布式發(fā)電、 不間斷電源、 和運(yùn)輸。傳統(tǒng)的孤立的直流-直流轉(zhuǎn)換器使用單相變壓器，它通常是大 而重,單相整流器。針對受益于三相系統(tǒng)的優(yōu)勢，一些工作已經(jīng)完成使 用直流-直流轉(zhuǎn)換器，使用三相高頻變壓器和三相整流器。這些變化可 以減小體積、重量、和整個(gè)系統(tǒng)的成本。三相直流 -直流轉(zhuǎn)換器提出 了良好的性能，當(dāng)高頻隔離是理想的。降低濾波器高的組件面臨壓 力近年來，已經(jīng)完成并應(yīng)用三相直流-直流轉(zhuǎn)換為燃料電池能源處理 7卜10和電池在汽車設(shè)

7、備11應(yīng)用。它體現(xiàn)了潛在的優(yōu)勢。二研究現(xiàn)狀姚偉，鄭步生，洪峰在車載雙管正激直流變換器的設(shè)計(jì)研究 了一種適用于電動汽車的高效率雙管正激直流變換器，在提出一種設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對其控制電路，反饋回路、啟動電路和變壓器 的關(guān)鍵參數(shù)等進(jìn)行了詳細(xì)分析設(shè)計(jì)。其中控制電路使用SG352芯片，采用二型補(bǔ)償對控制電路進(jìn)行補(bǔ)償。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明該變換器輸出 穩(wěn)定，有較高的轉(zhuǎn)換效率。丁小滿，張從旺電力機(jī)車直流變換器的設(shè)計(jì)從直流變換器的 熱設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)及安全性設(shè)計(jì)方面對直流變換器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡 述。目前，按照以上設(shè)計(jì)思路研制的變換器已經(jīng)通過試驗(yàn)驗(yàn)證，技術(shù) 參數(shù)完全滿足要求。在電磁兼容試驗(yàn)，振動、沖擊試驗(yàn)，高溫

8、、低溫 試驗(yàn)中，技術(shù)參數(shù)完全滿足要求。項(xiàng)目成果在電力機(jī)車、8軸車及國產(chǎn)化列車中得到成功運(yùn)用。李云，張小勇，劉福鑫，阮波機(jī)車車輛充電機(jī)用移相全橋ZVSPWM 變換器的設(shè)計(jì)。文章介紹了一種機(jī)車車輛充電機(jī)的核心部件 加 箝位二極管的零電壓開關(guān)PWM倍流整流全橋變換器。該變換器的優(yōu)點(diǎn) 是可以利用輸出濾波電感和諧振電感在寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的 零電壓開關(guān)，利用箝位二極管可以有效消除二次側(cè)整流管上的電壓尖 峰和振蕩，同時(shí)采用倍流整流技術(shù)可優(yōu)化變壓器和輸出濾波電感的設(shè) 計(jì)。梁詰，歐陽名三在基于SG352礦用直流變換器控制電路的設(shè)計(jì) 對傳統(tǒng)模式進(jìn)行改進(jìn)使直流變換器具有自啟動功能，利用軟啟動引腳設(shè)計(jì)了欠電壓和

9、過電流保護(hù)。并對電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，減小了直 流變換器輸出電壓紋波。李艷、阮新波、楊東升、劉福鑫在雙輸入直流變換器的建模與 閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中因?yàn)椴捎脙蓚€(gè)甚至多個(gè)輸入源的新能源聯(lián)合供電 系統(tǒng)中，用單個(gè)多輸入直流變換器代替原有的多個(gè)單輸入直流變換 器，可以簡化電路結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)成本。將以雙輸入 Buck變換器為 例，進(jìn)行系統(tǒng)建模以及閉環(huán)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)， 使得該系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)能指標(biāo)達(dá)到要求桂存兵，謝運(yùn)祥，謝濤，陳江輝推挽DC-DC變換器平均電流控 制研究中提出怎樣提高推挽變換器的電流穩(wěn)定性和系統(tǒng)可靠性，通過分析了 DC/DC推挽變換器的工作原理，在此礎(chǔ)上建立了小信號數(shù)學(xué) 模型。并施以電流型雙環(huán)控制策略

10、，有效的提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)和保 護(hù)能力。給出了推挽變換器的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程， 并進(jìn)行了仿真和 實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明針對推挽變換器，雙環(huán)控制策略具有良好動態(tài)和 靜態(tài)控制性能。胡曉清，尚修香在 一種適用于電動汽車的ZVS全橋變換器研 究研究了一種適用于電動汽車的集成寄生元件的 ZVS變換器，利用 變壓器的寄生電感和晶體管的輸出電容可實(shí)現(xiàn)變換器的 ZVS功能，使 變換器具備經(jīng)濟(jì)、緊湊的特點(diǎn)。通過分析電路的工作原理、寄生量的 計(jì)算和ZVS參數(shù)的優(yōu)化，對變換器的設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)研究.姚建紅，張艷紅，劉繼承一種新型全橋移相 PWM零電壓零電流 變換器，為了實(shí)現(xiàn)全橋軟開關(guān)變換器能在很寬的負(fù)載變化范圍內(nèi)實(shí) 現(xiàn)零電

11、壓零電流變換，提出了一種改進(jìn)的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 設(shè)計(jì)了一種 新型的全橋移相脈寬調(diào)制零電壓零電流變換器，該電路中，超前橋臂前面增加了一個(gè)輔助電路，使其超前橋臂能在輕載的情況下很好地實(shí) 現(xiàn)零電壓變換；在高頻變壓器的副邊采用無源鉗位電路， 使其滯后橋 臂能在滿載的情況下很容易地實(shí)現(xiàn)零電流變換；此外，在輔助電路中的電容與變換器的輸出濾波電容之間用一個(gè)鉗位二極管連接，限制了變壓器的二次側(cè)電壓。在一篇外文中A Three-Phase Current-Fed Push - PullDC - DCConverter提出了一種新的三相推挽直流-直流轉(zhuǎn)換器是提議。這個(gè) 轉(zhuǎn)換器使用高頻三相變壓器提供電隔離在電源和負(fù)載

12、。這三個(gè)活轉(zhuǎn)換器件連接到相同的地方，從而簡化了變換器的電路。通過一個(gè)電感和 一個(gè)電容器減少輸入電流紋波和輸出電壓波紋，其數(shù)量小于等效單相 拓?fù)?。三相直?直流轉(zhuǎn)換也有助于在能耗損失的減少，允許使用低成 本開關(guān)。這些特點(diǎn)使這個(gè)轉(zhuǎn)換器適合應(yīng)用在低壓電源的使用和相關(guān)的 電流很高，比如在燃料電池、光伏陣列、蓄電池。理論分析，一個(gè)簡化 的設(shè)計(jì)實(shí)例，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為1千瓦樣機(jī)將提交了兩個(gè)操作區(qū)域。原型是專 為一個(gè)40 kHz開關(guān)頻率，輸入電壓為120 V,輸出電壓400 V。指數(shù)達(dá)到 了直流-直流功率轉(zhuǎn)換、高頻變壓器、多相、波紋要求。袁義生，伍群芳ZVS三管推挽直流變換器中提出一種采用3個(gè) 開關(guān)管的推挽式(th

13、ree-transistorsPush-Pull，TTPP變換器，僅需要在傳統(tǒng)推挽變換器的輸入電源和變壓器兩個(gè)原邊繞組中點(diǎn)間插入 一個(gè)輔助開關(guān)管Q3兩個(gè)主管驅(qū)動信號ugs1和ugs2與傳統(tǒng)推挽變換 器中開關(guān)管的驅(qū)動信號相反；除去死區(qū)時(shí)間，輔管驅(qū)動信號ugs3是兩個(gè)主管驅(qū)動信號ugs1和ugs2的與非關(guān)系。用等效電路的方法結(jié)合 解析方程，分析電路各個(gè)工作模態(tài)的工作原理和主要開關(guān)波形。指出主管可在寬負(fù)載范圍下實(shí)現(xiàn)零電壓開通 (zerooltageswitchi ngZVS)， 且主管關(guān)斷電流是傳統(tǒng)推挽電路中的一半值。輔管在大負(fù)載或加大漏 感情況下可以實(shí)現(xiàn)ZVST通，輔管的額定電壓是主管的一半，等于

14、輸 入電壓。討論軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)問題。提出控制芯片及其驅(qū)動電路的設(shè)方 法，完成一臺800 W開關(guān)頻率為83.3 kHz的原理樣機(jī)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果 驗(yàn)證了該變換器工作原理的有效性。袁義生，龔昌一種高效逆變電源及綠色工作模式的研究為針 對車載逆變電源輸入側(cè)低壓大電流的特點(diǎn)，提出一種前級為并聯(lián)LC諧振式推挽直流變換電路的高效率逆變電源結(jié)構(gòu)， 詳細(xì)闡述了整個(gè)電 源的工作原理。提出一種綠色工作模式，即通過在空載狀態(tài)下前級推 挽電路間歇式工作來控制中間直流母線電壓在允許范圍內(nèi)波動，達(dá)到降低逆變器空載損耗的目的。最終設(shè)計(jì)制作了一臺 AC220V輸出，額 定功率1 kW的逆變器，測試其額定效率大于90%綠色模式下?lián)p耗僅

15、 為 10.89 W。吳紅飛，夏炎冰，邢巖適用于高壓寬范圍輸入的交錯(cuò)串并聯(lián)正 激變換器面向中高壓-寬電壓范圍輸入、高可靠性中大功率變換應(yīng) 用，提出一種交錯(cuò)串并聯(lián)正激變換器。 變換器由兩個(gè)低壓橋臂和一個(gè) 高壓橋臂構(gòu)成，3個(gè)橋臂形成兩個(gè)正激單元。其中，低壓橋臂開關(guān)器 件電壓應(yīng)力為輸入電壓的一半，高壓橋臂的電壓應(yīng)力等于輸入電壓。 該變換器繼承了雙管正激變換器可靠性高、電壓應(yīng)力低、效率高的優(yōu) 點(diǎn)，同時(shí)開關(guān)管的最大占空比可以達(dá)到0.67，是傳統(tǒng)雙管正激變換器 最大占空比的1.33倍，因此可以適應(yīng)高壓、寬輸入范圍場合的應(yīng)用； 開關(guān)管占空比小于0.5時(shí)，高壓橋臂開關(guān)管可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)， 面向中 高壓-寬電壓范

16、圍輸入、高可靠性中大功率變換應(yīng)用，提出一種交錯(cuò) 串并聯(lián)正激變換器。變換器由兩個(gè)低壓橋臂和一個(gè)高壓橋臂構(gòu)成，3個(gè)橋臂形成兩個(gè)正激單元。其中，低壓橋臂開關(guān)器件電壓應(yīng)力為輸入電壓的一半，高壓橋臂的電壓應(yīng)力等于輸入電壓。該變換器繼承了雙管正激變換器可靠性高、電壓應(yīng)力低、效率高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)開關(guān)管的 最大占空比可以達(dá)到0.67，是傳統(tǒng)雙管正激變換器最大占空比的1.33 倍，因此可以適應(yīng)高壓、寬輸入范圍場合的應(yīng)用；開關(guān)管占空比小于 0.5時(shí)，高壓橋臂開關(guān)管可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，工作過程先做如下假設(shè)：1)各功率MOSFET和二極管為理想器件，導(dǎo)通壓降為零；2)3個(gè)電容C1、C2和C3值都等于C;變壓器漏感Lleak

17、-1Lleak-2Lleak ;在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，濾波電感電流值i Lf不變。電路的一個(gè)開關(guān) 周期分為8個(gè)階段，主要波形如圖2(b)所示。再結(jié)合圖2(a)的開關(guān)驅(qū) 動時(shí)序圖和圖3 各階段工作電路來解釋(b) A 方aSWillCi如to ADq 不 2ELt5£|心】Li /YYYlDj(C)(d)打一h1) 模態(tài)1t112。在t1時(shí)刻前，Q1和Q3導(dǎo)通，Un能量經(jīng)變壓器傳遞到副 邊，經(jīng)整流二極管D5和D6給濾波電感Lf充電，電感電流上升。在t1時(shí)刻Q3被 關(guān)斷，當(dāng)C3足夠大時(shí)Q3兩端電壓上升時(shí)間大于電流下降時(shí)間，Q3能實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷。此時(shí)，濾波電感Lf續(xù)流并折射到原邊，與電容C3和C2

18、諧振，使C3電 壓uds3從零開始上升，而C2電壓uds2從2Un開始下降，帶動變壓器原邊電壓uP下降。兩個(gè)變壓器繞組回路有：111 _ "ds3 _ “P _ Leak T °dz乙爲(wèi)"ds3 + Z/P比止 ¥ = 0Idz與此同時(shí)，變壓器繞組P1的電流i 1迅速下降，繞組P2的電流i 2迅速上升，以 維持瞬間變壓器總磁場能量不變，即副邊電流值不變。假設(shè)初始t1時(shí)刻i 1=i 3=I p，根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流定律有：結(jié)合基本電容公式：2二0缶/出當(dāng)濾波電感上的能量足夠時(shí)，此階段時(shí)間很短，變壓器副邊仍然是二極管D5和D6導(dǎo)通。由式(1) (3)可解得各變量，但

19、求得的結(jié)果太復(fù)雜，不便分析。為簡 化分析，當(dāng)濾波電感上的能量足夠且死區(qū)時(shí)間足夠時(shí)，系統(tǒng)在t2時(shí)刻進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，有：= 0"ds3 = Ug <-/p/2L Ip / 2同樣解得此階段持續(xù)時(shí)間為112 =5CU n / IP (5)此時(shí)二極管D2導(dǎo)通，為實(shí)現(xiàn)Q3的ZVS開通創(chuàng)造了條件。2) 模態(tài)2t213。在t2時(shí)刻驅(qū)動Q2導(dǎo)通，此時(shí)uds2已經(jīng)下降到零，故Q2實(shí) 現(xiàn)零電壓開通。此階段初始時(shí)刻副邊等效電路如圖4所示，Ron為原邊各導(dǎo)通電阻折算到副邊的 值與副邊繞組電阻值之和；LLeak為副邊漏感值加上原邊漏感折算到副邊值之和。則:圖4副邊等效工件電路當(dāng)符合式（6）時(shí)，D4和D7承受正

20、壓導(dǎo)通，才會出現(xiàn)4個(gè)二極管共同導(dǎo)通的情況， 否則仍然是D5和D6續(xù)流。因本電路為實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)需要加大漏感 LLeak,所以一般 不會在此階段出現(xiàn)4個(gè)二極管共同導(dǎo)通的情況，而該情況具體公式分析復(fù)雜，不 在本文贅述，可參考文獻(xiàn)21。下面討論本階段常見的D5和D6續(xù)流過程。此時(shí)原邊D2和Q1形成環(huán)流，變壓器 電壓近似為零，受副邊電感電流下降影響，原邊環(huán)流也隨之下降，各變量可表示 為二 D5 二 D® 二 Lf 二 JpNp /' Zf這個(gè)階段是原邊電流環(huán)流階段，電流方向如圖3所示，變壓器電壓維持為零。3）模態(tài)3t314。t3時(shí)刻Q1被關(guān)斷，因C1的存在，Q1實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷。流 經(jīng)Q1

21、的電流i1迅速減小，使得原邊電流折射到副邊值小于濾波電感電流，因此二極管D4和D7導(dǎo)通，從而出現(xiàn)副邊4個(gè)二極管共通現(xiàn)象。變壓器被置于短路狀 態(tài)，在電路原邊形成了漏感Lleak-1、Lleak-2和電容C1，C3共同諧振現(xiàn)象；變 壓器副邊電流隨原邊諧振電流改變，而二極管共通電流之和維持著濾波電感電流 續(xù)流。udsl上升，uds3隨之下降。根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流和環(huán)路電壓定律，有! | -二片 + Z2 « 二 C d"缶i dr b 二 Cdz/3 / d/幾 _ %3 = Leakl 1 擊 + %1 '% - "ds3 二 AjtakM /d/XNpg)/ZD5

22、- ZD7 = ?Lf二心仏)一久出/厶當(dāng)漏感能量足夠時(shí)，udsl從零上升到Un , uds3從Un下降到零，i 1下降到零， i 2下降到等于i 3,D3導(dǎo)通，為Q3零電壓開通提供條件。用式(8)解udsl和uds3是 個(gè)四階方程，求解復(fù)雜。如果漏感的能量足夠，結(jié)合初始條件i1(t3)=i2(t3)，可簡化估計(jì)uds3下降到零及udsl上升到Un的時(shí)間為t34 =2CUn / i 1(t3 ) / 2 (9)如果漏感能量不足，在本階段結(jié)束時(shí)刻，uds3無法下降到零，udsl也無法上 升到Un。如果1/4諧振周期大于本區(qū)間時(shí)間，結(jié)束時(shí)刻uds3仍然在下降；反之 結(jié)束時(shí)刻uds3再次諧振上升，這

23、是需要避免的。4) 模態(tài)4t417。當(dāng)漏感能量足夠時(shí)，在t4時(shí)刻uds3已下降到零，此時(shí)驅(qū)動 Q3 Q3實(shí)現(xiàn)了零電壓開通。如果漏感能量不足， Q3為硬開通。分析此模態(tài)，又 可以分為3個(gè)小階段。t415階段。Un作用在漏感Lleak-2上。當(dāng)Q3實(shí)現(xiàn)ZVS原邊電流從初始 負(fù)值迅速上升；當(dāng)Q3硬開通，原邊電流從近似零初始電流迅速上升。變壓器副 邊4個(gè)二極管迅速換流，D4和D7的電流逐漸增加，D5和D6的電流逐漸減小。 當(dāng)原邊電流為負(fù)時(shí)，電流經(jīng)過兩個(gè)反并二極管D2和D3流過；當(dāng)電流上升到正值，Q2和Q3開 始流過正向電流并線性增加。圖3(d)中標(biāo)注的虛線框和實(shí)線框代表本階段電流從負(fù)方向到正方向的轉(zhuǎn)換

24、。此階段變壓器電壓仍然為零，各電流有i 2 = i 3 = i (t4 ) + Undt / LLeak (10)當(dāng)折射到副邊電流隨之上升到等于電感 Lf上的電流時(shí)，D5和D6關(guān)斷為零，只 剩下D4和D7導(dǎo)通。電路進(jìn)入第2個(gè)階段。15t 6階段。變壓器副邊繞組電 壓開始迅速反向，導(dǎo)致變壓器原邊繞組P1的電壓也隨之反向。勵(lì)磁電感和C1諧 振，uds1從Un上升到2Un。up2從0上升到Un。電路進(jìn)入下一個(gè)階段。t6t 7階段。此時(shí)電路工作在正常導(dǎo)通狀態(tài)，濾波電感Lf的電流線性上升， 有i Lf = i Lf ( t5 ) +( UsNs / NP - Uo )d t / Lf (11)在t7時(shí)刻

25、Q3被關(guān)斷，變換器開始另一半周期的工作，工作情況類似于上半個(gè)周 期。工作過程先做如下假設(shè)：1) 各功率MOSFET和二極管為理想器件，導(dǎo)通壓降為零；2) 3個(gè)電容C1、C2和C3值都等于C；3) 變壓器漏感 Lleak-1Lleak-2 Lleak ；4) 在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，濾波電感電流值iLf不變。再結(jié)合圖2(a)路來解釋的)f|12JVYY5) 電路的一個(gè)開關(guān)周期分為8個(gè)階段，主要波形如圖2(b)所示。 的開關(guān)驅(qū)動時(shí)序圖和圖3各階段工作電a£】皿1TX/NpzNpzNDjTT 77DsZfrwvDjD« 7T 77 D7Q2Ehh Cl-_,p<IQPl(d) /4r

26、?1) 模態(tài)1t112。在t1時(shí)刻前，Q1和Q3導(dǎo)通，Un能量經(jīng)變壓器傳遞到副 邊，經(jīng)整流二極管D5和D6給濾波電感Lf充電，電感電流上升。在t1時(shí)刻Q3被 關(guān)斷，當(dāng)C3足夠大時(shí)Q3兩端電壓上升時(shí)間大于電流下降時(shí)間，Q3能實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷。此時(shí)，濾波電感Lf續(xù)流并折射到原邊，與電容C3和C2諧振，使C3電 壓uds3從零開始上升，而C2電壓uds2從2Un開始下降，帶動變壓器原邊電壓uP下降。兩個(gè)變壓器繞組回路有：幾-如-坯-J贄"%-伽+蚣-薯0與此同時(shí)，變壓器繞組P1的電流i 1迅速下降，繞組P2的電流i 2迅速上升，以 維持瞬間變壓器總磁場能量不變，即副邊電流值不變。假設(shè)初始t1

27、時(shí)刻i 1=i 3=I p，根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流定律有：結(jié)合基本電容公式：2二0缶/出當(dāng)濾波電感上的能量足夠時(shí)，此階段時(shí)間很短，變壓器副邊仍然是二極管D5和D6導(dǎo)通。由式(1) (3)可解得各變量，但求得的結(jié)果太復(fù)雜，不便分析。為簡 化分析，當(dāng)濾波電感上的能量足夠且死區(qū)時(shí)間足夠時(shí)，系統(tǒng)在t2時(shí)刻進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，有：= 0"ds3 = Ug <-/p/2L Ip / 2同樣解得此階段持續(xù)時(shí)間為112 =5CU n / IP (5)此時(shí)二極管D2導(dǎo)通，為實(shí)現(xiàn)Q3的ZVS開通創(chuàng)造了條件。2) 模態(tài)2t213。在t2時(shí)刻驅(qū)動Q2導(dǎo)通，此時(shí)uds2已經(jīng)下降到零，故Q2實(shí) 現(xiàn)零電壓開通。此階段初始時(shí)刻副

28、邊等效電路如圖4所示，Ron為原邊各導(dǎo)通電阻折算到副邊的 值與副邊繞組電阻值之和；LLeak為副邊漏感值加上原邊漏感折算到副邊值之和。則:圖4副邊等效工件電路當(dāng)符合式（6）時(shí)，D4和D7承受正壓導(dǎo)通，才會出現(xiàn)4個(gè)二極管共同導(dǎo)通的情況， 否則仍然是D5和D6續(xù)流。因本電路為實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)需要加大漏感 LLeak,所以一般 不會在此階段出現(xiàn)4個(gè)二極管共同導(dǎo)通的情況，而該情況具體公式分析復(fù)雜，不 在本文贅述，可參考文獻(xiàn)21。下面討論本階段常見的D5和D6續(xù)流過程。此時(shí)原邊D2和Q1形成環(huán)流，變壓器 電壓近似為零，受副邊電感電流下降影響，原邊環(huán)流也隨之下降，各變量可表示 為二 D5 二 D® 二

29、 Lf 二 JpNp /' Zf這個(gè)階段是原邊電流環(huán)流階段，電流方向如圖3所示，變壓器電壓維持為零。3）模態(tài)3t314。t3時(shí)刻Q1被關(guān)斷，因C1的存在，Q1實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷。流 經(jīng)Q1的電流i1迅速減小，使得原邊電流折射到副邊值小于濾波電感電流，因此二極管D4和D7導(dǎo)通，從而出現(xiàn)副邊4個(gè)二極管共通現(xiàn)象。變壓器被置于短路狀 態(tài)，在電路原邊形成了漏感Lleak-1、Lleak-2和電容C1，C3共同諧振現(xiàn)象；變 壓器副邊電流隨原邊諧振電流改變，而二極管共通電流之和維持著濾波電感電流 續(xù)流。udsl上升，uds3隨之下降。根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流和環(huán)路電壓定律，有! | -二片 + Z2 « 二 C d"缶i dr b 二 Cdz/3 / d/幾 _ %3 = Leakl 1 擊 + %1 '% -