1引言
推挽電路因控制簡(jiǎn)單,、無(wú)直通現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn),，在中、低電壓輸入變換器中得到廣泛應(yīng)用,，但推挽電路中兩個(gè)開(kāi)關(guān)管處于硬開(kāi)關(guān)狀況,，隨著開(kāi)關(guān)頻率的增高，開(kāi)通功耗較大[1],。橋臂換向軟開(kāi)關(guān)" title="軟開(kāi)關(guān)">軟開(kāi)關(guān)在橋式變換器（包括半橋變換器）中得到廣泛應(yīng)用,，如移相全橋軟開(kāi)關(guān)電路[2]，但橋臂換向軟開(kāi)關(guān)無(wú)法在推挽電路中應(yīng)用,，雖然文獻(xiàn)[3],[4]對(duì)推挽軟開(kāi)關(guān)作過(guò)探討,，但它只能應(yīng)用于雙管推挽電路，且增加一只開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通損耗,，這對(duì)低電壓輸入的推挽電路是不適宜的,。
針對(duì)這種情況，本文通過(guò)分裂次級(jí)直流濾波電感,，再將其等效到初級(jí)實(shí)現(xiàn)推挽電路的零電壓開(kāi)通軟開(kāi)關(guān)技術(shù),。
2電路拓樸結(jié)構(gòu)及工作原理
2．1主電路拓樸結(jié)構(gòu)
電感分裂式" title="電感分裂式">電感分裂式推挽換向" title="推挽換向">推挽換向軟開(kāi)關(guān)的主電路結(jié)構(gòu)及其開(kāi)關(guān)管的控制方式如圖1（a）及圖1（b）所示。它與一般的推挽電路不同之處有兩點(diǎn)：一是次級(jí)濾波電感分裂為兩個(gè)（L1=L2=L）,，二是變壓器次級(jí)給出兩個(gè)去磁繞組LN3,、LN4，它與V3,、V4,、L1、L2一起構(gòu)成去磁回路,。
2．2工作原理
其電路可分為如下幾個(gè)工作過(guò)程：
?。?）t0～t1階段，即開(kāi)關(guān)管S1導(dǎo)通期間,，變壓器次級(jí)LN2產(chǎn)生下正上負(fù)的感應(yīng)電壓,，變壓器向負(fù)載傳輸能量，此時(shí)變壓器次級(jí)LN2,、二極管V2,、電感L2和負(fù)載形成回路。t1時(shí)刻,，S1關(guān)斷,，S1兩端電壓被電容C1箝位不能突變，所以S1是軟關(guān)斷,。
?。?）t1～t2階段,，t1時(shí)刻，S1關(guān)斷,，LP2,、GB、V6形成初級(jí)勵(lì)磁泄放回路,。同時(shí)在LN3兩端產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電壓,，此時(shí)二極管V3導(dǎo)通，電感L2,、與負(fù)載R和變壓器次級(jí)LN3形成iL2續(xù)流回路,。t2時(shí)刻，S2被驅(qū)動(dòng),。設(shè)此時(shí)iL2電流未泄放到零,，初級(jí)V6仍為導(dǎo)通狀態(tài)，S2兩端電壓為零,，是零電壓開(kāi)通,。
（3）t2～t3階段,，仍是iL2續(xù)流階段,，t3時(shí)刻，iL2泄
(a)主電路圖(b)開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)
圖1主電路及開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)圖
圖2主電路的等效拓樸結(jié)構(gòu)
（a）t0～t1階段(b)和t1～t1階段
放完畢,。
?。?）t3～t4階段，t3時(shí)刻,，iL2=0,，LP2上電流換向，變壓器次級(jí)繞組LN1兩端產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電壓,，二極管V1導(dǎo)通,。
t4時(shí)刻以后，重復(fù)上半周工作過(guò)程,。
綜合上述過(guò)程,，可以看出該電路實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的基本原理及特點(diǎn)：
（1）在S1,、S2都不導(dǎo)通期間（t1～t2,t4～t5）,，L1（L2）的續(xù)流電流耦合到初級(jí)，形成V5,、V6換向電流,，這個(gè)電流能維持到S1、S2的驅(qū)動(dòng)脈沖到來(lái),，就可以實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通,。
?。?）分裂的L1、L2電流疊加對(duì)負(fù)載為連續(xù)狀態(tài),。故L1,、L2的綜合效果是一直流濾波電感,，但單個(gè)電感L1或L2的電流在整個(gè)周期是不連續(xù)的,，在S1或S2開(kāi)通期間呈交流電感性質(zhì)，所以它和橋臂換向性串聯(lián)在初級(jí)的電感所起的作用一樣,。
3基本關(guān)系式
3．1主要關(guān)系式
依據(jù)上述電路的工作過(guò)程,，得到各換向階段的等效電路如圖2所示。
?。?）t0～t1階段：變壓器傳輸能量階段,，此時(shí)的等效拓樸結(jié)構(gòu)如圖2（a）所示。
圖中是變壓器初級(jí)漏感和次級(jí)電感的等效電感,，為變壓器次級(jí)負(fù)載折合到初級(jí)的等效負(fù)載,，為變壓器次級(jí)電容折合到初級(jí)的等效電容，則流過(guò)等效負(fù)載和等效漏感的電流iL2滿(mǎn)足方程：
(1)
電路的初始條件為：iL2（t0）=0UC（t0)=Umin
可求得該電路的解為：
(2)
式中
?。?）當(dāng)t1～t3階段：續(xù)流階段,，其等效電路為圖2（b）所示。
次級(jí)回路的狀態(tài)方程為：
（3）
邊界條件：iL（t2）=ILP,，uC（t2）=UOP（ILP為峰值電流,，UOP為峰值電壓）。若電路是理想的,，即
,，這里假設(shè)uC（t）=常數(shù),則求解式（3）得到：
（4）
iL2的續(xù)流時(shí)間為：
(5)
3．2問(wèn)題及分析
（1）由式（5）可以看出,，只要△t>(t3－t1)時(shí),電路就可實(shí)現(xiàn)零電壓軟開(kāi)關(guān)技術(shù),。
（2）由等效電路圖2（b）及式（2）可以看出L1（L2）在電路中實(shí)質(zhì)上起到了橋臂換向中的換向交流電感作用,，因此它也存在占空比丟失問(wèn)題[4],。
（3）由于L1（L2）的開(kāi)通電流與續(xù)流電流的等效回路參數(shù)基本相同,，當(dāng)NLN3=NLN1=NLN2時(shí),，極易造成初級(jí)S1（S2）電流為鋸齒波電流，它加大了開(kāi)關(guān)器件的電流應(yīng)力,。雖然可以通過(guò)改變(NLN1/NP)的比值來(lái)改變續(xù)流時(shí)間△t,，但不是理想辦法。如何構(gòu)造一個(gè)可控的電感L1（L2）是該電路進(jìn)一步改進(jìn)的方法,。
4仿真" title="仿真">仿真結(jié)果
圖3相關(guān)的電壓,、電流和驅(qū)動(dòng)波形
圖4開(kāi)關(guān)管功耗與負(fù)載功率
為了檢驗(yàn)本文提出的電感分裂式推挽換向軟開(kāi)關(guān)電路的工作狀況,，運(yùn)用PSPICE電子線(xiàn)路仿真軟件進(jìn)行了仿真。
仿真所用電參數(shù)為：
電感L1=L2=0．1mH,，電容C5=C6=0．6μF,，負(fù)載R=10Ω。
圖3給出了仿真時(shí)開(kāi)關(guān)管的電壓,、電流及S2的驅(qū)動(dòng)波形,。圖4給出了開(kāi)關(guān)管的功率損耗波形及輸出平均功率波形。
由圖3（d）可以看出開(kāi)關(guān)管的電壓為零時(shí),，開(kāi)關(guān)管才開(kāi)通,，即零電壓開(kāi)通，此時(shí)如圖3（b）所示開(kāi)關(guān)管電流為零,，圖3（c）為變壓器次級(jí)電感LN3的電壓波形,，圖3（a）為電感L1、L2的電流波形,，可以看出電感電流在換向期間,，變壓器次級(jí)電壓的變化情況。
圖4為開(kāi)關(guān)管的功耗分析,，從圖4（a）及（b）可以看出,，當(dāng)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)，開(kāi)關(guān)管功耗為零,，計(jì)算圖4（a）及（b）的功耗,，其開(kāi)關(guān)管的功耗很小，可見(jiàn)其效率很高,。
5結(jié)論
本文提出的這種電感分裂式推挽換向軟開(kāi)關(guān)技術(shù),，具有其優(yōu)點(diǎn)，特別適用于中,、低功率場(chǎng)合,，但由于存在占空比丟失現(xiàn)象，如何形成可控電感L1（L2）,，有待于進(jìn)一步研究,。
參考文獻(xiàn)
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