移相全桥电路整流二极管电压振荡原理与抑制

在大功率场合中,移相全桥变换器应用十分广泛.该变换器可以利用谐振电感与开关管的寄生电容发生谐振来实现开关管的零电压开关(ZVS).鉴于移相全桥主电路拓扑的特点,在考虑变压器漏感和整流二极管寄生参数的基础上,建立了基于移相全桥变换器变压器次级整流桥换流时的暂态等效电路模型,并详细分析变压器次级整流桥寄生振荡的产生机理.介绍了几种常用抑制整流二极管电压振荡的方法,并利用PSIM软件进行了仿真对比验证.实验表明,在大功率场合,移相全桥变换器中采用初级二极管箝位电路加次级RCD吸收电路,能极大抑制变压器整流二极管电压尖峰和电压振荡.     

不对称控制全桥副边双谐振DC-DC变换器

提出一种全桥副边双谐振(full-bridge secondary-dual-resonance,FB-SDR)DC-DC变换器。变换器无需添加辅助电路即可在全负载范围内实现开关管的零电压开关和副边整流二极管的零电流关断,减小了开通损耗和反向恢复损耗;同时,采用不对称控制策略,消除了传统移相全桥变换器的环流损耗,提高了变换器的效率;有效抑制了整流二极管的电压尖峰和振荡,将整流二极管电压箝位在输出电压,减小了电压应力,进一步提高了变换器的性能。详细研究FB-SDR变换器的工作原理及稳态特性,并对电路关键参数进行设计。最后,通过搭建一台1 kW、400 V/48 V的实验样机,验证理论分析的正确性。     

一种新型软开关双单元DC/DC变换器

在分析现有双单元DC/DC 变换器的基础上,提出一种新型软开关双单元DC/DC 变换器,分析了该变换器的工作原理和主要特点,给出了用于功率因数校正电路的实验结果。该变换器实现了主开关的零电压、零电流开通和零电压关断,辅助开关的零电流开通和零电压关断,以及输出整流二极管的零电流关断。     

基于充电机的3kW移相全桥变换器

为了抑制输出整流二极管反向恢复引起的电压振荡,采用初级二极管箝位的电路拓扑设计移相全桥零电压开关(ZVS)变换器。通过改变移相角稳定输出电压,将开关管的结电容和外并电容与串接的电感作为谐振元件,实现开关管的ZVS。实验表明,该方案在实现软开关的同时,可以较好地抑制输出整流二极管上的电压振荡,减小输出整流二极管的电压应力。     

一种新型并联型零电流全桥DC/DC变换器

提出了一种新型的含并联辅助电路的零电流转换(ZCT)全桥DC/DC变换器拓扑结构。该变换器采用脉宽调制(PWM),通过在原边增加一个由电容和电感构成的并联有源辅助电路,在开关管状态发生变化时,控制辅助电路的谐振电流,实现了主开关管和辅助开关管的零电流开关(ZCS),也实现了输出整流二极管的软换流,使整流二极管承受的电压相对较低,即为输出电压,特别适合于开关器件为IGBT的高电压大功率场合,消除了IGBT拖尾电流引起的开关损耗,改善了电路性能。分析了变换器的工作原理及零电流开关的实现条件,给出了主电路拓扑结构和谐振网络相关参数设计。根据所选取的参数对主电路进行了仿真研究,结果验证了电路分析的正确性和可行性。     

新型零电流转换移相全桥DC/DC变换器

提出了一种新型零电流转换(ZCT)移相全桥DC/DC变换器拓扑。该变换器通过在原边增加一个由电容和电感构成的有源辅助电路,在开关管状态发生变化时,控制辅助电路的谐振电流,可实现主功率开关管和辅助开关管的零电流开关(ZCS),消除IGBT拖尾电流引起的开关损耗,同时减小了二极管的反向恢复损耗。辅助电路结构不会增加开关管的导通损耗,还能一定程度上克服传统零电压开关(ZVS)全桥变换器原边环流损耗大和占空比丢失严重的缺点。详细分析了该新型全桥变换器的工作原理以及实现零电流开关的条件,给出了主电路拓扑结构及相关参数选取,根据所选取参数对主电路进行仿真研究,给出了主要仿真波形,结果验证了电路分析的正确性和设计的可行性。     

移相全桥零电压开关PWM电路的技术研究

针对普通的DC/DC全桥变换器电路,四个主开关管工作在硬开关工作状态,导致开关管开关损耗大和变换器效率低等缺点,研究了移相全桥DC/DC零电压开关PWM电路通过在主电路中增加谐振电感、谐振电容以及二极管,实现四个开关管的零电压开通.相比于普通的DC/DC全桥变换电路,移相全桥DC/DC零电压开关PWM电路使主电路中的四个开关管都处在软开关状态,减少开关损耗和提高系统的效率,同时消除了由于开关温升上升引起的干扰,确保了整个系统的可靠性.最后通过仿真试验验证理论分析的可行性.     

基于DSP带钳位二极管的移相全桥ZVS变换器研究

针对移相全桥ZVS变换器中整流二极管容易出现电压尖峰的情况,设计了基于DSP控制且主电路带有钳位二极管的移相全桥ZVS变换器。分析了带有钳位二极管的移相全桥ZVS变换器的工作原理,对主电路参数以及反馈控制系统进行设计,并对变换器进行测试。结果表明:所设计的变换器输出电压纹波较小,能够较好地实现软开关并对原边电压尖峰有明显的抑制作用。     

基于FB-ZVZCS的移相全桥DC/DC变换器的研究

移相全桥DC/DC作为直接或间接变换器得到广泛应用,全软开关技术是变换器向高频化、高功率密度化、低噪音化发展的关键技术。全桥零电压零电流开关脉宽调制(FB-ZVZCS-PWM)技术,仅需在变换器次级增加由二极管和电容组成的谐振电路和高频变压器集成漏感,即可实现变换器超前臂ZVS开通和滞后臂ZCS关断,同时实现了整流桥二极管的电压箝位功能,次级无需增加主动控制器件。最后,通过Matlab理论分析和实物测试表明该技术可以显著减小变换器损耗和提高变换器效率。     

变压器副边电流箝位DC/DC ZVS全桥变换器

中大功率的移相全桥零电压开关变换器存在着滞后桥臂开关管难以零电压开通的问题，该文指出了该问题的根本原因，提出了解决这一问题的诸多方法。该文重点研究了2种新的电路：副边采用开关管的拓扑线路和采用饱和电感器的拓扑线路。这2种线路均能有效实现滞后桥臂开关管零电压开通和关断，从而在很宽的负载范围内实现全桥开关管零电压开断，并能很好的消除电压、电流尖峰。文中还详细讨论了电路的参数设计、占空比的丢失等问题，对2种拓扑线路进行了比较。实验结果也验证了所提出的理论。     

一种三绕组零纹波高增益DC/DC变换器

新能源并网发电系统的应用使得零纹波高增益DC/DC变换器成为研究热点。在一种耦合电感型DC/DC变换器的基础上,引入无源零纹波电路,推导得到一种三绕组零纹波高增益DC/DC变换器。三绕组耦合电感实现了高增益的同时,还实现了零纹波功能。倍压电路的使用,使得变换器的电压增益进一步得到提高,还限制了二极管寄生电容与漏感谐振产生的电压尖峰。两个有源开关相互钳位,限制了开关管关断时刻的电压尖峰,还实现了零电压开通。变换器功率器件的电压应力均远低于输出电压,可选用低耐压器件来提高变换器效率。最后搭建一台250W、48V/380V的实验样机验证理论分析的正确性。     

基于零电压零电流软开关技术的5kWDC/DC变换器设计

针对现有的零电压软开关DC/DC变换器存在环流损耗大、占空比丢失严重、软开关范围窄和高频二极管寄生振荡严重等问题。设计了一种采用有限双极性PWM控制的零电压零电流软开关变换器,可在宽输入和宽负载范围内实现超前管零电流开通、零电压关断,滞后管零电流开关。采用RCD缓冲电路,有效抑制了高频整流二极管寄生振荡。相对于传统的零电压软开关变换器,具有环流损耗低、占空比丢失少和软开关范围宽等优点。     

单级三相PFC+变压器串并联DC/DC变换器研究

为满足电动汽车车载充电机大功率输出需求,设计了一种单级三相功率因数校正(PFC)+变压器串并联DC/DC变换器。该变换器将三相PFC拓扑和移相全桥拓扑合二为一,采用变频控制,实现了输入PFC、桥臂开关管零电压开关(ZVS)开通和输出电压可调。变压器采用初级绕组串联、次级绕组经全桥整流加电感滤波后再并联的策略,实现了功率拓展及功率自动均衡。分析了变换器工作原理,根据实验技术指标介绍了参数设计和器件选取,分析了变压器在此结构下功率自动均衡原理。最后,设计实验样机验证了其有效性。     

基于TMS320F28027的数字控制移相全桥DC/DC变换器设计

采用数字控制是未来电源的发展趋势。利用TI公司数字电源控制芯片TMS320F28027,设计了采用峰值电流控制的移相全桥零电压DC/DC变换器。采用原边加入钳位二极管和谐振电感的移相全桥主电路,简述了其抑制输出整流管电压尖峰的工作原理。在Matlab/Simulink环境下对建立的峰值电流模式控制系统模型进行了仿真,并设计了一台1.2kW的样机。仿真和实验结果表明,电源设计方案可行。     

一种ZVZCS三电平DC/DC变换器的研究

介绍了一种新型零电压零电流开关(ZVZCS)三电平DC/DC变换电路,它的次级带一简单的辅助电路。采用移相控制,可实现超前管的零电压开通和滞后管的零电流关断。文中分析了该变换器的工作原理,讨论了其参数设计,给出了试验结果。     

一种箝位软开关移相全桥电路研究

针对传统移相全桥电路存在的变压器及次级二极管电压振荡问题,提出一种在变压器初级插入一个耦合电感及箝位二极管臂的方案.该电路既能实现滞后臂开关管的零电压开通(ZVS),又能抑制变压器寄生电容和初级谐振电感产生的变压器电压振荡及伴随的次级整流二极管尖峰电压.详细阐述了电路各阶段工作过程,重点分析了耦合电感和卸能电阻的设计....     

数字控制双向全桥DC/DC变换器分析设计

数字控制双向DC/DC变换器采用有源箝位抑制开关管的电压尖峰,实现了电压型全桥开关管的零电压零电流开关(ZVZCS),减小了电流型全桥开关管的开通损耗。分析了双向全桥DC/DC变换器的工作原理,给出了数字控制系统设计,调试出一台250 V/5 A的实验样机。实验结果表明,该双向全桥DC/DC变换器效率高,控制方案有效可行。与传统的模拟控制相比,数字控制调试方便,单片机外围控制电路简单,具有良好的应用价值。     

加箝位网络的移相全桥变换器的研究

针对传统移相全桥ZVS PWM DC/DC变换器的缺点,提出了一种次级加箝位网络的改进型移相全桥ZVS PWMDC/DC变换器。该箝位网络减小了移相全桥变换器续流状态时的初级环流,在宽负载范围内实现了滞后桥臂的ZCS开关,并可有效减小次级整流二极管上的振荡尖峰。详细分析了变换器的工作原理及各个工作模态;研制了一台输出功率为3kW(360V/8.5A)的DC/DC变换器样机。实验结果表明,该箝位网络可以减小初级续流环流,并可减小整流二极管上的振荡尖峰,且变换器的整机变换效率高。     

移相全桥ZVS变换器整流桥寄生振荡的抑制

移相全桥零电压开关(ZVS)变换器是应用于中大功率DD-DC变换场合的理想拓扑之一,但在其输出整流二极管反向恢复时,整流桥产生寄生振荡,二极管上存在很高的尖峰电压。这将带来电路损耗,并影响整流桥的使用寿命。本文分析了振荡产生的原因,并介绍了抑制的方法。重点分析了一种原边加箝位二极管的缓冲电路形式,制做了一个5.5kW样机,并给出了对比实验结果。     

一种航天用Weinberg拓扑软开关变换器

此处针对传统Weinberg拓扑开关管应力大、整流二极管反向电压尖峰大的问题,在传统Weinberg拓扑基础上,添加辅助电感、辅助电容、二极管实现金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)零电压开通、二极管零电流关断,提出一种新型航天用Weinberg软开关变换器.详细分析了该软开关变换器工作原理,搭建了一台输入电压68～79 V,输出电压102～103 V,额定输出功率1000W,开关频率50 kHz的原理样机.实验表明,该变换器可以有效降低MOSFET电应力,在额定工况下,将其MOSFET开通时4A电流尖峰降低至零,降低整流二极管反向电压尖峰,将其反向电压尖峰从135 V减小至10 V,减小母线电压纹波,有效提高电源可靠性,验证了Weinberg软开关拓扑理论的正确性.