大功率AC/DC開(kāi)關(guān)電源之無(wú)源鉗位移相全橋電路

在通信行業(yè)、電力行業(yè)、工業(yè)、軍工、航空航天等領(lǐng)域，都廣泛應(yīng)用大功率AC/DC高頻開(kāi)關(guān)電源。單機(jī)功率從幾百瓦至幾百千瓦，智能化、n+1冗余模式、高效高功率密度、全數(shù)字化等是其顯著之特點(diǎn)。

有源鉗位全橋電路抑制了副邊整流管反向恢復(fù)所致的尖峰和振蕩(換言之，即實(shí)現(xiàn)了副邊整流管的“軟開(kāi)關(guān)”)，但橋臂功率器件仍在硬開(kāi)關(guān)環(huán)境下工作(即未實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS等軟開(kāi)關(guān))，隨著市場(chǎng)對(duì)電源的效率、功率密度等指標(biāo)不斷地提高，在工程設(shè)計(jì)中，開(kāi)關(guān)頻率fs也不斷地提升，由于功率器件的開(kāi)關(guān)損耗與開(kāi)關(guān)頻率成正比，這使得在大功率應(yīng)用中硬開(kāi)關(guān)全橋電路越來(lái)越難于勝任了為了解決高頻下橋臂功率器件的開(kāi)關(guān)損耗，出現(xiàn)了多種ZVS、ZCS等軟開(kāi)關(guān)拓?fù)?，移相全橋電路即是其中之一。在工程中，?yīng)用較多較成熟的有如下幾種：(1)無(wú)源鉗位移相全橋電路一;(2)無(wú)源鉗位移相全橋電路二;(3)有源鉗位移相全橋電路;(4)還有一種-—即有限雙極控制ZVZCS電路，不知算不算移相全橋的范疇，還請(qǐng)大家定論。

無(wú)源鉗位移相全橋電路簡(jiǎn)圖(一)

特點(diǎn)簡(jiǎn)述：由于原副邊同時(shí)增加了鉗位電路，副邊整流管上的尖峰和振蕩得到大幅地抑制，EMI改善、效率提升等等。在工程應(yīng)用中，由于變壓器漏感、電路分布參數(shù)等的存在，其抑制效果與有源鉗位、諧振“雙軟”電路等相比，還是有明顯的差距，同時(shí)滯后橋臂ZVS范圍也較窄。

無(wú)源鉗位移相全橋電路簡(jiǎn)圖(二)

特點(diǎn)簡(jiǎn)述：其中L1為耦合電感。由于原副邊同時(shí)增加了鉗位電路，副邊整流管上的尖峰和振蕩得到大幅地抑制，EMI改善、效率提升等等。在工程應(yīng)用中，由于變壓器漏感、電路分布參數(shù)等的存在，其抑制效果與有源鉗位、諧振“雙軟”電路相比，還是有明顯的差距，同時(shí)滯后橋臂ZVS范圍也較窄。

輸出電壓Vo、原邊電流Ip和Ua-Ub、Ua1-Ub1仿真圖

從展開(kāi)圖中可以得知，原邊橋臂電壓Ua-Ub的波形中有一個(gè)凸起(紅色圈內(nèi)部分)。我相信，多數(shù)第一次做移相全橋的朋友都可能遇到過(guò)這樣的問(wèn)題，且為解決它而頗費(fèi)周折。對(duì)于此問(wèn)題的成因，還專門(mén)請(qǐng)教過(guò)阮新波老師，是LC諧振回路的諧振周期太短、死區(qū)時(shí)間選擇太大等因素所致。為此應(yīng)做相應(yīng)地增加LC諧振回路的周期、減小死區(qū)時(shí)間等處理方法。

增加LC諧振回路的諧振周期可以加大諧振電感Lr、加大諧振電容Cr及同時(shí)加大諧振電感Lr和諧振電容Cr等選擇;這里有一個(gè)折中考慮的問(wèn)題，不能過(guò)度，是PS-FBC存在占空比丟失、滯后橋臂實(shí)現(xiàn)ZVS的范圍較窄等不足之由。

就增加LC諧振回路的諧振周期作如下分析：

1. 加大諧振電感Lr，可以增加LC諧振回路的諧振周期、使滯后橋臂實(shí)現(xiàn)ZVS的范圍變寬，但同時(shí)占空比丟失也增加，需要折中考慮;

2. 加大諧振電容Cr，可以增加LC諧振回路的諧振周期，但使滯后橋臂實(shí)現(xiàn)ZVS的范圍變得更窄，增加滯后橋臂容性開(kāi)通損耗，需要折中考慮。

3. 基于此，個(gè)人的思路是首先確定占空比丟失的取值，這樣就可以確定諧振電感Lr的最大取值，最后再確定諧振電容Cr的取值。