電源適配器Ps（Phase　Shifted）軟開關變換器

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電源適配器Ps（Phase　Shifted）軟開關變換器

在電源適配器中，全橋移相控制軟開關PWM變換器的研究十分活躍。它是直流電源適配器實現高頻化的理想拓撲之一，尤其是在中、大功率的應用場合。移相控制方式是全橋變換器特有的一種控制方式，是指保持每個開關管的導通時間不變，同一橋臂兩只管子相位相差180°。對全橋變換器來說，只有對角線上的兩只開關管同時導通時，變換器才輸出功率。所以，可通過調節對角線上的兩只開關管導通重合角的寬度來實現穩壓控制。如果我們定義此導通重合角的脈寬為輸出脈寬的話，實際上就成為PWM控制方式。因此，人們也稱此類變換器為移相全橋PWM( ps-fb-pwn)變換器。通常定義首先開通的兩只開關管為超前橋臂，后開通的兩只開關管為滯后橋臂。

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     目前，全橋移相控制軟開關PWM變換器的研究熱點已由單純地實現零電壓軟開關（ZVS）轉向同時實現零壓零流軟開關（ZVZCS）。全橋移相控制ZVS方案至少有四點缺陷：
     ①全橋電路內有自循環能量，影響變換效率；
     ②副邊存在占空度丟失，大占空度利用不充分；
     ③在副邊整流管換流時，存在諧振電感與整流管的寄生電容的強烈振蕩，導致整流管的電壓應力較高，吸收電路的損耗較大，且有較大的開關噪音；
     ④滯后臂實現零電壓軟開關的受負載和電源適配器電壓的影響。
     另外，在功率器件發展領域，1GBT以其優越的性價比，在中大功率的應用場合已普遍實用化。因而，針對全橋移相控制ZVS方案存在的問題，各種全橋相移ZVZCS軟開關的方案應運而生。目前，正在研究或已產品化的全橋ZVZCS軟開關技術主要有：變壓器原邊串聯飽和電感和適當容量的隔直阻斷電容，變壓器原邊串聯適當容量的隔直阻斷電容，滯后臂的開關管串聯二極管、利用IGBT的反向雪崩擊穿電壓使原邊電流復位的方法實現ZCS軟開關等。
     除利用IGBT的反向雪崩擊穿電壓使原邊電流復位的方法實現ZCS軟開關方案為有限雙極性控制方式以外，其他幾種方案的控制方式全為相移PWM方式。上述幾種方案都能解決全橋相移zVs的固有缺陷，如大幅度地降低電路內部的自循環能量，提高變換效率；減少副邊的占空度丟失，提高大占空度的利用率；軟開關實現范圍基本不受電源適配器電壓和負載變化的影響，實現全負載范圍內的高變換效率，為提高電路的開關頻率準備了條件，使整機的輕量化、小型化成為可能，可進一步提高整機的功率變換密度，符合開關電源適配器行業的發展方向。
     但是，這幾種方案還是有不足之處。它們都是在電源適配器變壓器的原邊采取措施實現ZVZCS軟開關。為了使原邊電流復位，它們都付出了使原邊損耗加大的代價。飽和電感是有損耗器件，且在開關頻率較高時損耗會加大。對飽和電感磁芯材料的要求也很高，不易產品化。滯后臂的開關管串聯二極管會增加功率傳輸時的損耗，二極管的發熱量不小，需要散熱器固定。利用lGBT的反向雪崩擊穿電壓使原邊電流復位則是使變壓器原邊漏感能量消耗在1GBT上，且受IGBT反向雪崩擊穿能量的限制，影響IGBT的可靠運用。
     上述方案在副邊都沒有采取措施。為了防止在副邊整流管換流時，變壓器漏感與整流管寄生電容的強烈振蕩和由于二極管反向恢復電流引起的整流管電壓應力過高，勢必要在整流管上加RC吸收，以降低反向尖峰電壓。此時，RC吸收電路會帶來損耗，且反向尖峰電壓的抑制作用達不到較佳效果，同時易引起較大的開關噪音。在選擇整流管的耐壓定額時，要考慮此反向尖峰電壓的影響。

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| 發布時間：2018.03.31 來源：電源適配器廠家

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