零电流零电压开关交错并联双管正激变换器的研究

（g）模态7

图2    各开关模态的等效电路

    在前半个开关周期中，该电路拓扑有7个开关模态，对应等效电路如图2所示。而后半个开关周期，与之相似。主要波形图见图3。

图3    主要波形图

2.1    开关模态1[t₀－t₁]

    在t₀时刻前，S₁上的电压为u_ds1，S₂上的电压为u_ds2，且u_ds1>u_ds2，其大小后面将会解释，变压器T₂通过D₃，D₄磁复位。t₀时刻，S₁和S₂同时开通。由于变压器有一定的漏感，使得变压器T₁原边电流由零逐渐增大到2I_o/n，且I_o从D₁₁中换流到D₉中。这时，C₁上的初始电压为－U_c，且U_c<U_in，同时L₁，C₁和D₅通过S₁谐振。此开关模态直到变压器T₁原边电流达到2I_o/n时结束，持续时间为

    t₁－t₀=    （1）

2.2    开关模态2[t₁－t₂]

    变压器T₂继续磁复位。L₁，C₁和D₅通过S₁继续谐振，直到电容C₁上的电压由－U_c变为＋U_c，此开关模态结束。

2.3    开关模态3[t₂－t₃]

    S₁，S₂继续开通。变压器T₂继续磁复位，直到i_Lm2=0时，此开关模态结束。

2.4    开关模态4[t₃－t₄]

    S₁，S₂继续开通。L₂相对L_m2很小，在此可忽略。变压器T₂原边励磁电感L_m2，漏感L_lk2，S₃与S₄的结电容C_s3，C_s4和C₂及D₇经U_in谐振。从电路结构上可以看出，C₂和S₃的结电容C_s3相当于并联，且C₂比结电容C_s3大很多，所以S₃上的电压下降速度要比S4的慢很多。

2.5    开关模态5[t₄－t₅]

    t₄时刻，S₁，S₂在零电压下关断。D₆开通，折算到原边的负载电流2I_o/n和励磁电流i_m1给S₁，S₂的结电容C_s1，C_s2充电，同时，C₁被放电。变压器T₂原边励磁电感L_m2，漏感L_lk2，S₃与S₄的结电容C_s3，C_s4和C₂及D7经U_in继续谐振。此开关模态在u_c1=0，u_ds1=u_ds2=U_in/2时结束，持续时间为：

    t₅－t₄=    （2）

2.6    开关模态6[t₅－t₆]

    S₁，S₂的结电容C_s1，C_s2继续被充电，C₁继续放电，使得变压器T₁原边承受反压，D₉关断，D₁₁续流，则变压器T₁原边中只有励磁电流i_m1。变压器T₂原边励磁电感L_m2，漏感L_lk2，S₃与S₄的结电容C_s3，C_s4和C₂及D₇经U_in继续谐振，T₂同名端电压为正时，D₉和D₁₁同时开通，T₂的励磁电流i_Lm2流经D₉，把变压器T₂副边箝位在零，使得u_ds4<U_c=u_ds3<U_in，并保持不变，直到下次开通。

2.7    开关模态7[t₆－t₇]

    在t₆时刻，u_ds1=u_ds2=U_in，u_c1=－U_in，u_c2=－U_c，D₁和D₂开通，变压器T₁通过D₁，D₂进行磁复位，直到S₃，S₄同时开通时结束，即下半个周期开始时结束。

3    实验结果

3.1    电路的主要参数

    U_in=270V；U_out=360V；P_o=2kW；f_s=50kHz；变比n=1.08；L_lk=5μH；L_m=2.7mH。

3.2    实验波形

    实验波形如图4—图6所示。图4为原边电流波形和开关S₁上的电压波形，开通时，开关管中的电流从零开始逐渐增加，开关管以ZVS关断后，原边以恒流给开关管的漏源结电容充电。图5和图6分别为驱动电压和开关S₁和S₂上的电压波形，可以看出，在开关S₁和S₂关断的后期，上管S₁上的电压下降很少，而下管S₂上的电压下降很多。

图4    原边电流和开关S₁电压波形

图5    驱动电压和开关S₁电压波形

图6    驱动电压和开关S₂电压波形

3.3    效率

    所研发的2kW的DC/DC变换器，在满载时，效率为92.1％。

4    结语

    1）借助变压器的漏感，实现了ZCS开通，采用IRFP460作为开关管，实现了ZVS关断。

    2）LCD箝位网络抑制了关断时因变压器漏感在开关管上产生的电压尖峰。