消除输出整流二极管电压振荡的加箝位绕组DC-DC全桥变换器

摘要

脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)全桥变换器由于易于实现零电压开关(Zero-Voltage-Switching,ZVS)而广泛应用于中大功率变换场合。在基本的ZVS PWM全桥变换器中，谐振电感与输出整流二极管结电容的谐振会导致输出整流二极管上存在电压振荡和电压尖峰。引入箝位二极管能够消除电压振荡和电压尖峰，但是箝位二极管的导通时间长，造成的导通损耗比较大。并且轻载时箝位二极管是硬关断，存在严重的反向恢复，很容易损坏。
　　本文研究一种加箝位绕组的ZVS PWM全桥变换器，它不仅可以消除电压振荡和电压尖峰，而且可以使箝位二极管电流快速复位。该变换器是在基本的ZVS PWM全桥变换器的基础上，在变压器中增加了一个箝位绕组和四只箝位二极管。本文分析加箝位绕组的ZVS PWM全桥变换器在重载和轻载时的工作原理，并从ZVS范围、占空比丢失、重载时变压器原边电流和谐振电感电流、箝位二极管的电流和导通时间、原边的导通损耗、输出整流二极管的电压应力以及轻载时箝位二极管的开关状况等方面，对加箝位绕组和加电流互感器的ZVS PWM全桥变换器进行全面比较。
　　最后研制一台2kW的原理样机，并对基本的ZVS PWM全桥变换器、加箝位二极管的ZVS PWM全桥变换器、加电流互感器的ZVS PWM全桥变换器和加箝位绕组的ZVS PWM全桥变换器进行对比实验，实验结果验证了理论分析的正确性。

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1 绪 论

1.1 直流变换器的分类与特点

1.2 ZVS PWM全桥变换器

1.3 本文的研究内容和意义

2 加箝位绕组的ZVS PWM全桥变换器

2.1 加箝位绕组的ZVS PWM全桥变换器的电路结构

2.2 重载时的工作原理

2.3 轻载时的工作原理

2.4 本章小结

3 加箝位绕组和加电流互感器的ZVS PWM全桥变换器的比较

3.1 加电流互感器的ZVS PWM全桥变换器

3.2 加箝位绕组和加电流互感器的ZVS PWM全桥变换器的比较

3.3 本章小结

4 实验验证

4.1 主电路参数设计

4.2 电压闭环设计

4.3 实验结果

4.4 本章小结

5 结束语

5.1 全文总结

5.2 下一步工作

致谢

参考文献