ZVZCS移相全桥PWM变换器的设计与仿真

张冬梅

（华南理工大学广州学院 广东 广州 510800）

移相全桥变换器是DC/DC变换器中最常用的电路拓扑之一，适用于中大功率的场合。目前在越来越多的场合对其性能提出了更高的要求，如效率、电磁干扰、功率密度和可靠性等等，提高开关频率是改善这些性能最直接有效的手段，为了避免开关损耗急剧增加，软开关技术得到了广泛的应用[1]。全桥变换器的软开关拓扑有很多种[2-4]，本文详细介绍一种ZVZCS移相全桥变换器，其超前桥臂实现了ZVS、滞后桥臂实现了ZCS，具有结构简单、占空比丢失较小、软开关较容易实现等特点。文中分析了ZVZCS移相全桥变换器的工作原理、讨论了实现软开关的条件，设计了主要参数，最后用仿真工具SIMetrix对其进行了闭环仿真，验证设计的合理性。

1 原理分析及参数设计

双闭环移相全桥ZVSZCS变换器系统框图如图1所示[5-6]，其中主电路由Q1和Q3构成超前桥臂，Q2和Q4构成滞后桥臂。电路在一个开关周期中共有10种工作状态，主要波形如图2所示，在这里只分析其中6个工作状态。在分析前作如下假设：1）所有的开关管及二极管均为理想器件；2）电感、电容均为理想器件；3）输出滤波电感足够大，可看作恒流源；4）C1=C3=Cr；变压器变比为 1:n。

1）工作状态0[t0时刻前]Q1和Q4导通，阻断电容Cb电压线性上升。

2）工作状态 1[t0，t1]t0时刻关断 Q1，由于电容 C1的作用，Q1零电压关断。C1充电的同时C3放电，Cb继续充电。在此阶段，漏感Llk和滤波电感L串联且L很大，所以变压器原边电流ip可以看成是大小为Ip0=nI。的恒流源。在t1时刻，C3电压下降为零，D3导通，Cb充电至最大值VCbp，工作状态1结束。……