专利名称：一种移相全桥零电压零电流pwm变换器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力电子电路设计制造技术领域，涉及一种移相全桥变 换器，具体涉及一种移相全桥零电压零电流PWM变换器。
背景技术：
移相全桥PWM变换器利用变压器的漏感和开关管的寄生电容谐振来实 现零电压开关(ZVS)，其结构简单、控制容易。由移相电路工作原理可知， 移相全桥的超前桥臂容易实现ZVS，滞后桥臂较难实现ZVS。现有的移相全 桥PWM变换器通常是在移相全桥的初级串联一个电感，在宽范围实现软开 关电路，但同时也带来了占空比丢失、初级环流增大，使得通态损耗和环流 损耗增大的缺陷，进而限制了变换器开关频率的提高，效率较低。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种移相全桥零电压零电流PWM变换器，不 仅可在宽范围实现软开关电路，而且减小了占空比丢失和初级环流，使得变 换器的通态损耗和环流损耗减小，提高了变换器的开关频率和效率。
本实用新型所采用的技术方案是， 一种移相全桥零电压零电流PWM变 换器，包括依次设置的直流电源、逆变前桥、逆变后桥、变压器、全桥整流 电路、滤波电容和负载电阻，变压器原边上端与逆变后桥相连接，变压器原 边下端通过电感B与逆变前桥相连接，变压器副边的上端和下端分别与全桥 整流电路相接，滤波电容和负载电阻并联组成并联电路，该并联电路与全桥整流电路之间串联有电感A，全桥整流电路与电感A之间设置有谐振电容， 谐振电容与全桥整流电路并联，变压器原边上端与逆变后桥的连接电路中串 联有阻断电容。
本实用新型PWM变换器，采用在整流桥和滤波电容之间加入谐振网络 电路，构成简单辅助网络的变换电路，通过谐振网络，为全桥电路的超前臂 创造了零电压开关条件，为滞后臂创造了零电流开关条件，从而在宽范围实 现变换器的零电压开通和零电流关断，提高了变换器的效率，减小了占空比 丢失，且电路结构简单。
图1是现有PWM变换器的电路结构示意图； 图2是本实用新型PWM变换器的电路结构示意图。 图中，l.直流电源，2.逆变前桥，3.逆变后桥，4.变压器，5.全桥整流电 路，6.滤波电容，7.负载电阻，8.电感A， 9.电感B， IO.谐振电容，11.阻断电容。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。 现有PWM变换器的电路结构，如图1所示。包括依次设置的直流电源 1、逆变前桥2、逆变后桥3、变压器4、全桥整流电路5、滤波电容6和负 载电阻7。逆变前桥2包括开关管Ul和分别与之并联的二极管Dl、电容 Cl及开关管U3和分别与之并联的二极管D3、电容C3;开关管Ul的输入 端、二极管D1的正极和电容C1的一端分别与直流电源1的正极相连接， 开关管U1的输出端、二极管D1的负极和电容C1的另一端分别与开关管 U3的输入端相连接，开关管U3的输入端还分别与二极管D3的正极和电容C3的一端相连接；开关管U3的输出端、二极管D3的负极和电容C3的另 一端分别与直流电源1的负极相连接。逆变后桥3包括开关管U2和与之并 联的二极管D2、电容C2及开关管U4和与其并联的二极管D4、电容C4; 开关管U2的输入端、二极管D2的正极和电容C2的一端分别与直流电源1 的正极相连接，开关管U2的输出端、二极管D2的负极和电容C2的另一端 分别与开关管U4的输入端相连接，开关管U4的输入端还分别与二极管D4 的正极、电容C4的一端相连接；开关管U4的输出端、二极管D4的负极和 电容C4的另一端分别与直流电源1的负极相连接。
全桥整流电路5包括二极管D5、 二极管D6、 二极管D7和二极管D8， 二极管D5的负极与二极管D7的正极相连接，二极管D6的负极与二极管 D8的正极相连接；滤波电容6和负载电阻7并联，滤波电容6和负载电阻7 组成的并联电路与全桥整流电路5并联，滤波电容6和负载电阻7组成的并 联电路与全桥整流电路5之间串联有电感A8， 二极管D5的正极和二极管 D6的正极分别与电感A8的相连接。
逆变后桥3和全桥整流电路5之间设置有变压器4，变压器4原边的下 端通过线路连接于开关管Ul输出端和开关管U3输入端之间，该线路中串 联有电感B9，变压器4原边的上端连接于开关管U2输出端和开关管U4输 入端之间。变压器4副边的上端连接于二极管D6的负极和二极管D8的正 极之间，变压器4副边的下端连接于二极管D5的负极与二极管D7的正极 之间。
本实用新型PWM变换器的电路结构，如图2所示。采用现有PWM变 换器的电路结构，变压器4原边上端与逆变后桥3之间串联有阻断电容11, 变压器4原边的上端与阻断电容11的一端相连接，阻断电容11的另一端连接于开关管U2输出端和开关管U4输入端之间；全桥整流电路5与电感A8 之间设置有谐振电容10，谐振电容10与全桥整流电路5并联，谐振电容10 的一端、二极管D5的正极和二极管D6的正极分别与电感A8的一端相连接， 谐振电容的另一端与二极管D7的负极相连接。
逆变前桥2的中点与变压器4之间串接的电感B9是变压器4的漏感。
开关管U1、开关管U2、开关管U3和开关管U4可以是场效应晶体管 或门极晶体管或任何全控管。
电容C1、电容C2、电容C3和电容C4分别并联在开关管U1、开关管 U2、开关管U3和开关管U4的输入端和输出端，作为开关管的结电容，可 以减少开关管的关断损耗。
二极管Dl、 二极管D2、 二极管D3和二极管D4可以是开关管本身的 寄生二极管，也可以是外接的二极管。
阻断电容11对滞后桥臂的零电流关断的拖尾电流有抑制作用。 电感A8和谐振电容10组成谐振网络，谐振电容10的值较小，当谐振 网络发生谐振时，可以实现滞后桥臂的零电流关断。
本实用新型PWM变换器与现有实现滞后桥臂的零电流开关ZCS的变换 器相比，结构非常简单。将其应用于boost电路、半桥电路，同样具有在开 关管关断时，减小软开关在关断时因电流造成的损耗。
本实用新型PWM变换器的工作过程，以开关管U4的关断为例
开通开关管U1，电流自开关管U1通过，并使得变压器4原边的电流开 始上升，变压器4副边的电流随之也开始升高，同时，给谐振电容10充电， 并对负载开始供电。
关断开关管Ul，逆变前桥2中开关管Ul的结电容Cl和开关管U3的结电容C3充放电完毕后，结电容C3的电压下降到零，开关管U3的反并二 极管D3自然开通。变压器4原边和电感B9上的电流通过二极管D3和开关 管U4，开始产生续流，逆变前桥2中点A与逆变后桥3中点B之间的电压 Vab等于零，变压器4原边的电流开始减小；此时，变压器4副边的电流开 始减小，与此同时，谐振电容IO、电感A8和负载电阻7产生谐振，并同时 给负载供电，使变压器4副边的电压缓慢下降。因为与变压器4原边的电压 相比，变压器4副边的电压下降缓慢，变压器4的次级电压反射到初级上的 电压值加在了电感B9上，使得变压器4原边的电流以更快的速率下降到零， 从而为实现零电流幵关ZCS提供了条件。当变压器4原边的电流为零时， 实现开关管U4的零电流关断。
本实用新型PWM变换器的超前臂可实现ZVS，滞后臂实现ZCS,能在 宽范围实现开关管的零电压开通和零电流关断，提高了变换电路的效率，减 小了占空比丢失，且电路结构简单。
权利要求1.一种移相全桥零电压零电流PWM变换器，包括依次设置的直流电源(1)、逆变前桥(2)、逆变后桥(3)、变压器(4)、全桥整流电路(5)、滤波电容(6)和负载电阻(7)，变压器(4)原边上端与逆变后桥(3)相连接，变压器(4)原边下端通过电感B(9)与逆变前桥(2)相连接，变压器(4)副边的上端和下端分别与全桥整流电路(5)相接，滤波电容(6)和负载电阻(7)并联组成并联电路，该并联电路与全桥整流电路(5)之间串联有电感A(8)，其特征在于，所述的全桥整流电路(5)与电感A(8)之间设置有谐振电容(10)，谐振电容(10)与全桥整流电路(5)并联，所述的变压器(4)原边上端与逆变后桥(3)的连接电路中串联有阻断电容(11)。
专利摘要本实用新型公开了一种移相全桥零电压零电流PWM变换器，包括依次设置的直流电源、逆变前桥、逆变后桥、变压器、全桥整流电路、滤波电容和负载电阻，变压器原边上端与逆变后桥相连接，变压器原边下端通过电感B与逆变前桥相连接，变压器副边的上端和下端分别与全桥整流电路相接，滤波电容和负载电阻并联组成并联电路，该并联电路与全桥整流电路之间串联有电感A，全桥整流电路与电感A之间设置有与全桥整流电路并联的谐振电容，变压器原边上端与逆变后桥之间串联有阻断电容。本实用新型变换器的超前臂可实现ZVS，滞后臂实现ZCS，能在宽范围实现开关管的零电压开通和零电流关断，提高了变换电路的效率，占空比丢失减小，电路结构简单。
文档编号H02M3/24GK201352763SQ20092003160
公开日2009年11月25日 申请日期2009年1月5日 优先权日2009年1月5日
发明者强 孙, 晨 赵, 陈桂涛, 黄西平 申请人:西安理工大学