零压零流开关电源的研究与应用

摘要：提出一种新型的软开关电路拓扑，通过仿真分析和试验验证，实现了变换器的零压零流开关特性，降低了开关损耗，并已应用于通信开关电源。

关键词：变换器零压零流开关仿真

Study and Application of Zero Voltage Zero Current Switching Power Supply

Abstract:A novel soft switching circuit topology is introduced in this paper.Through the simulation analysis and experimental results,the zero voltage zero current switching characteristics of converter are realized,the switching losses are reduced and it has been applied in communication power supply.

Keywords:Converter,Zero voltage zero current switching,Simulation

1引言

目前，具有谐振软开关和PWM控制特点的，相移全桥零电压PWM(FBZVSPWM)变换器得到了广泛应用，由于功率开关器件实现了零电压开关，从而减小了开关损耗，提高了电源系统的稳定性。但是，FBZVSPWM变换器仍然存在占空比丢失严重、环路导通损耗大等缺点。为此，在以上研究的基础之上，本文提出了一种新型的零电压零电流拓扑结构，改善了器件的运行状态，通过仿真分析和试验研究，实现了变换器的零压零流开关特性，并已成功用于通信开关电源。

2工作原理

相移全桥零压零流PWM(FBZVZCSPWM)逆变电路的结构如图1所示。S1～S4为功率开关器件，D1～D4为器件自身反并二极管，D5和D6为阻断二极管，C1～C2为S1和S2的旁路电容，Cb为隔直电容。零压零流逆变电路的相关波形如图2所示。

　　在零压零流软开关逆变电路的工作过程中，半个周期有六种工作模式，如图3所示。具体工作过程如下：

图1零压零流逆变电路原理图

图2零压零流逆变电路相关波形

Mode1:

　　[t0～t1]期间，S1、S4导通，uAB=Ui，变压器T向次级传递能量，隔直电容Cb电压线性上升。

Mode2:

　　[t1～t2]期间，S1关断，S4仍然导通，S1两端并联电容C1充电至Ui,S2两端并联电容放电至零时，S2的反并联二极管D2导通，若S2随后导通，即为零电压导通。

Mode3:

　　[t2～t3]期间，S1、S4导通，uAB=0，隔直电容Cb电压全部加在变压器T漏感上，初级电流线性下降至零。

Mode4:

(a)Model(t0～t1)

(b)Mode2(t1～t2)