[發(fā)明專利]一種移相全橋變換電路及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410121079.3
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103904901B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾幫遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 成都芯通科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所51221
• 代理人: 熊曉果,林輝輪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移相全橋變換技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種中大功率移相全橋變換電路及控制方法。

背景技術(shù)

移相全橋變換拓?fù)涫悄壳按蠊β蔇C/DC變換器中使用最為廣泛的拓?fù)渲唬彩茄芯枯^多的一種電路結(jié)構(gòu)。其利用電感和電容之間的充放電諧振方式，使得全橋MOS管在開通時實現(xiàn)軟開關(guān)以減小開關(guān)損耗，從而在不增加開關(guān)損耗的前提下提高開關(guān)頻率和整機效率。但傳統(tǒng)移相全橋電路存在諸多缺陷，參看附圖1所示電路，主要問題有：

1)輕載時諧振電感L1所儲存的能量不足以抽完后橋MOS管(Q3、Q4)的漏源電容電荷，使得此時后橋工作在硬開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)致開關(guān)損耗變大發(fā)熱嚴(yán)重。

2)變壓器副邊的整流二極管反向恢復(fù)嚴(yán)重，導(dǎo)致整機效率低下，傳統(tǒng)移相全橋工作時后橋工作在ZVS狀態(tài)導(dǎo)致副邊整流二極管為硬關(guān)斷，所以二極管存在反向恢復(fù)損耗，且隨輸出功率增加而增加。

3)傳統(tǒng)移相全橋變壓器原邊電流由正下沖到負(fù)或者由負(fù)上沖到正這段時間內(nèi)，輸出濾波電感L2的電流不能突變，所以變壓器原邊因輸出二極管續(xù)流被“短路”，所以此時電源電壓加在諧振電感上，而加在變壓器上的電壓為0V，造成占空比丟失。

4)占空比丟失大小與后橋ZVS負(fù)載范圍設(shè)計存在相互矛盾的關(guān)系，降低整機效率。因為如果要增加后橋的ZVS范圍，就需要增加諧振電感的電感量L，由電感量計算公式W＝1/2*LI²可以看出需要增加電感量及L值，由公式VT＝LI得出T＝LI/V，其中V為原邊電壓，T為時間，L為電感量，I為變壓器T1原邊電流，所以電感量L增加后時間T變大，即占空比時間變大。同時主電路電流突變引起的EMI和占空比丟失也存在相互矛盾關(guān)系，進一步降低整機效率。因電流變化斜率越大電源的EMI越嚴(yán)重，如果要減小EMI則需要減小電流變化的斜率，從主電路原邊電流變化來看，得增加諧振電感的電感量，從前面的說明可以看出這樣做后加大電源的占空比丟失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種實現(xiàn)移相全橋變換電路的全橋軟開關(guān)，降低開關(guān)損耗，提高整機效率的一種實現(xiàn)移相全橋變換電路及控制方法。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種移相全橋變換電路控制方法，將移相全橋變換電路的一個工作周期分為如下階段：其中，G1、G2、G3、G4分別為MOS管一到MOS管四(Q1-Q4)的外加?xùn)艠O電壓，iL為變壓器一次側(cè)諧振電感L1的電流,VL為該諧振電感L1的電壓，VT為變壓器T1一次側(cè)的電壓，Vin為輸入的直流電壓，Vo為輸出的直流電壓。

T1階段：G1和G4同時為高電平，此時Q1和Q4導(dǎo)通工作，變壓器T1一次側(cè)的電壓VT被二次側(cè)的電壓鉗位在nVo，此時加在諧振電感L1兩端的電壓恒定在Vin-nVo，諧振電感L1的電流iL線性上升，變壓器T1一次側(cè)電流線性增加，同時向變壓器T1的二次側(cè)輸出能量；T1階段結(jié)束時，Q1關(guān)斷，此時因諧振電感L1的電流不能變化，所以按原方向繼續(xù)流動，Q2的漏源電容放電，Q1的漏源電容充電，當(dāng)Q2的漏源電容放電至負(fù)壓時，Q2導(dǎo)通，實現(xiàn)Q2的零電壓導(dǎo)通，即實現(xiàn)ZVS，其中n為變壓器原副邊匝比。

T2階段:G2和G4同時為高電平，Q2和Q4導(dǎo)通，諧振電感L1的電流iL按原方向流動；此時諧振電感L1兩端的電壓VL正好和變壓器T1一次側(cè)的電壓VT相等，但相對于T1階段電壓反向，諧振電感L1的電流iL從最大值線性減小為0，同時變壓器T1一次側(cè)的電壓VT降為0，變壓器T1二次側(cè)的整流二極管零電流關(guān)斷，消除二極管反向恢復(fù)問題，同時減小反向恢復(fù)引起的EMI。

T3階段：G2和G4依舊同時為高電平，Q4和Q2同時為導(dǎo)通狀態(tài)，此時變壓器T1一次側(cè)沒有電流；T3階段結(jié)束時，G2和G4同時變?yōu)榈碗娖剑琎4零電壓關(guān)斷，間隔死區(qū)時間后Q3導(dǎo)通，因Q3導(dǎo)通時主電路有電感L1串入，而電感電流不能突變，從0線性上升，所以Q3為零電流導(dǎo)通，即實現(xiàn)ZCS。

T4階段:G2和G3同時為高電平，Q2和Q3同時導(dǎo)通，變壓器T1一次側(cè)的電壓VT被二次側(cè)的電壓鉗位在nVo，此時加在諧振電感L1兩端的電壓恒定在Vin-nVo，諧振電感L1的電流iL線性上升，變壓器一次側(cè)電流線性增加，同時向變壓器T1的二次側(cè)輸出能量。

上述控制方法適用的移相全橋變換電路必須同時滿足以下條件：

1)變壓器的一次側(cè)為全橋結(jié)構(gòu)且串接有電容和諧振電感，該全橋結(jié)構(gòu)為4個MOS管組成；

2)變壓器的一次側(cè)電壓峰值取值為母線電壓的一半；