一种开关变压器电路的改进方法

陈国艺　谢志锋

摘要：提出了一种新的零电压零电流移相全桥PWM控制变换器。在这个拓扑结构基础上，详细分析了该变换器的工作时序和工作状态。与以往的全桥开关变压器相比，所提出的变压器具有电路结构简单、整机效率高以及电流环自适应调整等优点，这使得它特别适合高压大功率的应用场合。

关键词：全桥变压器；零电压开关；零电流开关；ZVZCS

1 引言

在中小功率的场合，功率器件一般选用MOSFET，这是因为MOSFET的开关速度快，可以提高开关频率，采用ZVS方式，就可将开关损耗减小到较为理想的程度。而在高压大功率的场合，IGBT更为合适。但IGBT的最大的缺点是具有较大的开关损耗，要想在ZVS方式下减少关断损耗，则必须加大IGBT的并联电容。然而由于轻载时ZVS很难实现，因此ZVS方案对于IGBT来说并不理想。

本文提出了一种基于全桥变换器的ZVZCS控制方法。采用IGBT作为功率开关、有限双极性控制方式，网络拓扑如图1所示。Q1～Q4四个开关管组成一个全桥电路。ZVZCS全桥PWM变换器实现了一个桥臂的零电压开关和另一个桥臂的零电流开关。其中，Q1、Q2组成超前桥臂，两端分别并联有吸收电容C1、C2，且C1=C2=Cr；其中，Cb为隔直电容，用来防止偏磁和实现ZCS。L1为外加饱和电感和变压器TR的漏感之和，提高了电源的转换效率及其电磁兼容性能。

2 全桥变换器的工作原理

四个开关管的工作过程和各部分响应波形中，VGE是驱动信号，IP是变压器T的一次电流，Ucb是电容Cb两端电压。

电路工作过程分析如下：

1）[0，t0]时刻：

Q1、Q4同时导通，变压器原边电流Ip开始上升，流向是从Q1到L1、变压器、Cb、Q4。……