【導(dǎo)讀】變換器類型中，移相全橋 PWM DC-DC轉(zhuǎn)換器屬于其中最為常見的類型。在各種加工和電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中廣為應(yīng)用。本文主要從移相全橋 PWM DC-DC轉(zhuǎn)換器入手，著重闡述了移相全橋 PWM DC-DC轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及四個(gè)工作階段。
拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
在這里我們以最基礎(chǔ)的PWM ZVS型的DC-DC變換器為例子，進(jìn)行解讀。該種變換器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示。在下圖中我們可以看到，該種轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)與普通雙極性PWM變換器類似，都是由T1和T2組成超前橋臂，T3與T4組成滯后橋臂。C1—C4分別是T1—T4的諧振電容，包括寄生電容和外接電容。Lr是諧振電感，包括變壓器的漏感。T1和T2分別超前T4和T3一個(gè)相位，即移相角，通過調(diào)節(jié)移相角的大小，調(diào)節(jié)輸出電壓。D5、D6是整流二極管，Lf、Cf構(gòu)成二階濾波器（Lf足夠大，If近似恒定）
圖為移相全橋PWM ZVS DC/DC 變換器基本電路
在了解了這種轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和基本電路構(gòu)成情況后，我們?cè)賮砜匆幌乱葡嗳珮騊WM ZVS變換器的工作周期和主要工作波形。該種轉(zhuǎn)換器的主要工作波形如下圖所示：
圖為移相全橋變換器主要工作波形
從上圖的主要工作波形中我們可以比較清晰的看到，在該轉(zhuǎn)換器正常工作的前提下，半個(gè)開關(guān)周期內(nèi)電路工作過程分為六個(gè)階段，圖中tδ為移相角、td為死區(qū)，ip為變壓器原邊電流。
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工作階段
移相全橋PWM ZVS DC-DC變換器具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、功耗小、效率高等特點(diǎn)，在應(yīng)用中尤其受到工業(yè)制造領(lǐng)域和光伏變電系統(tǒng)的歡迎。該種類型的變換器在日常的運(yùn)行過程中，由于受到其工作原理和結(jié)構(gòu)影響，具有六個(gè)不同的工作階段。
在進(jìn)行該類型轉(zhuǎn)換器的六個(gè)工作階段分析之前，我們先來看一下這種移相全橋結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換器工作波形，其波形如下圖所示：
圖為移相全橋PWM ZVS DC-DC變換器工作波形
下面我們開始就六個(gè)不同的工作階段，展開分別的分析和總結(jié)。移相全橋轉(zhuǎn)換器的第一個(gè)工作階段是在t0時(shí)刻關(guān)斷T1，電流ip從T1轉(zhuǎn)移到C1和C2支路中，給C1充電，同時(shí)C2被放電。這是一個(gè)完整的工作階段。在此期間，諧振電感Lr和濾波電感Lf是串聯(lián)的，而且Lf很大，可以認(rèn)為ip近似不變，類似于一個(gè)恒流源。電容C1的電壓從零開始線性上升，電容C2的電壓從Vin開始線性下降，在t1時(shí)刻，C2的電壓下降到零，T2的反并二極管D2自然導(dǎo)通，將T2的電壓箝在零電位。
在轉(zhuǎn)換器的第二工作階段中，從波形圖中我們可以比較清楚的看到，t1時(shí)刻T2的電壓已被箝在零電位，T4導(dǎo)通。在這一階段里VAB=0，此后ip將經(jīng)T4，D2和Lr續(xù)流，ip減小，其感應(yīng)電壓使變壓器副方二極管D5導(dǎo)通，續(xù)流If。在此續(xù)流階段，D2導(dǎo)通，只要滿足t01=t1-t0即可。
移相全橋轉(zhuǎn)換器的第三工作階段是在t2時(shí)刻，關(guān)斷T4，原邊電流ip轉(zhuǎn)移到C3和C4中，一方面抽走C3上的電荷，Vc3從Vin下降。另一方面同時(shí)又給C4充電，Vc4從零逐漸上升，T4軟關(guān)斷。在此工作階段內(nèi)，變壓器副邊二極管D6導(dǎo)通。由于濾波電感電流If近似為恒流，此時(shí)變壓器副邊整流二極管D5、D6之間進(jìn)行換流，由于D5、D6同時(shí)導(dǎo)通，變壓器副邊被短路。
接下來進(jìn)入到該轉(zhuǎn)換器的第四個(gè)工作階段。通過其工作波形圖我們可以看到，在t3時(shí)刻，C4電壓充至Vin，C3電壓放為零，二極管D3自然導(dǎo)通Vc3=0。在第四個(gè)工作階段中，只要t23=t3-t2。
在移相全橋轉(zhuǎn)換器的第五個(gè)工作階段中，從上圖的波形走向中我們可以比較清楚的看到，t4時(shí)刻ip過零反向增加，由于ID6仍然不足以提供If，故D5、D6仍然同時(shí)導(dǎo)通，副邊電壓為零。
在該種類型的DC-DC變換器第六工作階段中，通過波形圖可以看到，由于t5時(shí)刻變壓器原邊電流ip增加至If/K（K為變壓器變比），故而D5、D6換流過程結(jié)束，If由二極管D6單獨(dú)提供。t6時(shí)刻T2關(guān)斷。后半個(gè)周期與前半個(gè)周期工作情況類似。
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