一种副边串联能量电感的 ZVZCS 全桥变换器

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零电压开关（Zero-Voltage-Switching，ZVS） PWM 移相全桥变换器具有高变换效率、高功率密度和低电磁干扰(electromagnetic interference，EMI) 等优点，从而在中大功率输出工业场合得到了广泛的应用^[1-2]。然而传统全桥变换器的 ZVS 条件严重依赖负载和变压器漏感，因此轻载时功率管很容易丢失 ZVS，影响变换器的可靠性。文献[3]中采用简单的 LC 辅助网络拓宽了 ZVS 范围，但是同时也增加了导通损耗和铁心损耗。通过在变压器原边串联谐振电感或者饱和电感的方法可以实现宽范围 ZVS^[4]，但是满载时电感的能量是多余的，同时副边二极管存在着严重的电压尖峰问题。这些缺点限制了传统变换器在高频高压场合的应用。为了克服电压尖峰带来的不利影响，采用 RCD 缓冲电路^[5] 和采用两个钳位二极管^[6]等方法可以获得较好的效果，但是依然存在额外损耗。文献[7]提出了一种改进的电流驱动整流拓扑，该拓扑通过在原边串入一个能量储存电感以及副边采用电容滤波，将负载电流塑造为三角形，同时将二极管反向电压钳位在输出电压。通过此方法，二极管的反向恢复损耗和电压尖峰得到了大大的降低，同时导通损耗也得到降低[7-8]。
本文提出一种基于电流型整流的 ZVZCS 全桥变换器，不仅有效地抑制了输出整流管的电压尖峰，而且很好地消除了输出整流二极管的反向恢复损耗，同时两个同步整流管被用来进一步提高变换器的效率。此外，原边辅助电路帮助原边功率管在全负载范围内实现了 ZVS，降低了功率管的开关损耗。文中首先分析该变换器的工作原理，之后进行其主要特性的分析及设计考虑， 后通过构建一台1k W/300V 的原理样机，验证其有效性。