本發(fā)明專利公開了一種改進型移相全橋變換器電路，涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源的性能也在不斷提高。為了實現(xiàn)電源的高頻化、小型化、數(shù)字化的發(fā)展趨勢，軟開關(guān)技術(shù)已廣泛地應(yīng)用在開關(guān)電源領(lǐng)域，成為了電力電子領(lǐng)域的一個非常重要的研究方向。

傳統(tǒng)的移相全橋軟開關(guān)變換器具有結(jié)構(gòu)簡單、損耗小、控制方便、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，這使得移相全橋變換器非常適合中高功率應(yīng)用場合。然而，傳統(tǒng)的移相全橋軟開關(guān)變換器依然存在著一些問題，一是在輕載工作情況下，變換器無法實現(xiàn)系統(tǒng)的zvs特性，從而導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低，電磁干擾變高。二是變換器整流過程中的寄生振蕩增加了器件的電壓應(yīng)力和輸出電壓紋波。三是在變換器的續(xù)流期間，導(dǎo)通損耗也顯著增加。因此，無論從研究還是應(yīng)用的角度，開發(fā)性能更優(yōu)秀的移相全橋變換器，都具有重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明專利所要解決的技術(shù)問題是：為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種改進型移相全橋變換器電路，可以實現(xiàn)所有開關(guān)管的零電壓開關(guān)，增加了變換器實現(xiàn)軟開關(guān)技術(shù)的工作范圍，同時抑制整流橋寄生振蕩，顯著降低了輸出電壓紋波，實現(xiàn)變換器的效率提升。

本發(fā)明專利為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種改進型移相全橋變換器電路，包括第一至第四mosfet，第一、第二變壓器，第一至第三電容，第一至第四二極管，電阻，電感，其中，

所述第一mosfet的漏極分別與輸入端正極、第二mosfet的漏極相連接，第一mosfet的源極分別與第三mosfet的漏極、第一電容的一端相連接，第三mosfet的源極分別與輸入端負極、第一變壓器的初級繞組的一端、第四mosfet的源極相連接，第二mosfet的源極分別與第四mosfet的漏極、第二電容的一端相連接，第一電容的另一端與第二變壓器的第一次級繞組的一端相連接，第二變壓器的第一次級繞組的另一端與第二變壓器的第二次級繞組的一端、第二變壓器的初級繞組的一端相連接，第二變壓器的初級繞組的另一端與第一變壓器的初級繞組的另一端相連接，第二電容的另一端與第二變壓器的第二次級繞組的另一端相連接，所述第一二極管的陰極與第二二極管的陰極、電感的一端相連接，第一二極管的陽極與第一變壓器次級繞組的一端、第三二極管的陰極相連接，第二二極管的陽極與第一變壓器次級繞組的另一端、第四二極管的陰極相連接，第三二極管的陽極與第四二極管的陽極、第三電容的一端、電阻的一端相連接并接地，電感的另一端與第三電容的另一端、電阻的另一端相連接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的主要技術(shù)特點是：

變換器具有較高的電壓增益，有利于減少次級匝數(shù)、整流二極管電壓應(yīng)力。

滯后臂電流峰值高于超前臂電流峰值，并且能根據(jù)占空比進行動態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)了zvs儲存能量的自適應(yīng)調(diào)整。此外，結(jié)電容徹底放電所需要的能量顯著減小。因此，初級側(cè)的開關(guān)管都能在寬范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開關(guān)。

在整個開關(guān)周期內(nèi)保持原邊功率向二次側(cè)傳遞的連續(xù)性，有效地降低了整流電壓的振蕩，解決了傳統(tǒng)移相全橋變換器的環(huán)流問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明專利的電路連接示意圖，其中：q1、q2、q3、q4分別為第一至第四mosfet，c1、c2、c0分別為第一至第三電容，tm、taux分別為第一、第二變壓器，np為第一變壓器的初級繞組，ns為第一變壓器的次級繞組，n3為第二變壓器的初級繞組，n1為第二變壓器的第一次級繞組，n2為第二變壓器的第二次級繞組，llk為tm的漏感，lm為taux的勵磁電感，taux和tm的變比分別是n1:n2:n3＝1:1:n和np:ns＝1:n，d1、d2、d3、d4分別為第一至第四二極管，r為電阻，l0為電感。

圖2是本發(fā)明的移相全橋變換器電路的主要工作波形示意圖。

圖3～8是本發(fā)明的移相全橋變換器的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明專利的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明專利，而不能解釋為對本發(fā)明專利的限制。凡根據(jù)本發(fā)明主要技術(shù)方案的精神實質(zhì)所做的修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利的技術(shù)方案做進一步的詳細說明：

一種改進型移相全橋變換器電路，包括第一至第四mosfet，第一、第二變壓器，第一至第三電容，第一至第四二極管，電阻，電感，其中，

所述第一mosfet的漏極分別與輸入端正極、第二mosfet的漏極相連接，第一mosfet的源極分別與第三mosfet的漏極、第一電容的一端相連接，第三mosfet的源極分別與輸入端負極、第一變壓器的初級繞組的一端、第四mosfet的源極相連接，第二mosfet的源極分別與第四mosfet的漏極、第二電容的一端相連接，第一電容的另一端與第二變壓器的第一次級繞組的一端相連接，第二變壓器的第一次級繞組的另一端與第二變壓器的第二次級繞組的一端、第二變壓器的初級繞組的一端相連接，第二變壓器的初級繞組的另一端與第一變壓器的初級繞組的另一端相連接，第二電容的另一端與第二變壓器的第二次級繞組的另一端相連接，所述第一二極管的陰極與第二二極管的陰極、電感的一端相連接，第一二極管的陽極與第一變壓器次級繞組的一端、第三二極管的陰極相連接，第二二極管的陽極與第一變壓器次級繞組的另一端、第四二極管的陰極相連接，第三二極管的陽極與第四二極管的陽極、第三電容的一端、電阻的一端相連接并接地，電感的另一端與第三電容的另一端、電阻的另一端相連接。

下面以附圖1為主電路結(jié)構(gòu)，結(jié)合附圖2～8敘述本發(fā)明的具體工作原理。由附圖2可知整個變換器在一個開關(guān)周期有12種開關(guān)模態(tài)，分別是[t0～t1]、[t1～t2]、[t2～t3]、[t3～t4]、[t4～t5]、[t5～t6]、[t6～t7]、[t7～t8]、[t8～t9]、[t9～t10]、[t10～t11]、[t11～t12](見附圖2)，其中，[t0～t6]為前半周期，[t6～t12]為后半周期。下面對各開關(guān)模態(tài)的工作情況進行具體分析。

在分析之前，作如下假設(shè)：1)所有器件均為理想器件；2)隔直電容c1、c2看作幅值為0.5vin的恒壓源；3)四個mosfet的結(jié)電容均為coss；4)忽略tm的漏感l(wèi)lk和taux的勵磁電感l(wèi)m；5)輸出濾波電感l(wèi)0看作恒流源。

開關(guān)模態(tài)1[t0～t1]

q1、q2、d1-d4導(dǎo)通。變壓器taux初級繞組上的電壓為0，ilm達到反向最大值-im。變壓器tm的初級繞組兩端的電壓為0.5vin，流過的電流為ni0，整流電壓為0.5nvin。

開關(guān)模態(tài)2[t1～t2]

在t1時刻，q2關(guān)斷。q2、q4的結(jié)電容通過恒流源ilea線性放電。超前臂電壓vlea從vin下降到零，同時vp從0.5vin下降到0.5nvin，變壓器taux的勵磁電感l(wèi)m兩端的電壓從零開始下降。

開關(guān)模態(tài)3[t2～t3]

在t2時刻，vlea下降到零，q4的寄生二極管正向偏置，q4零電壓導(dǎo)通。vp和vrec分別保持為0.5nvin和0.5n²vin。因此，在模態(tài)3的持續(xù)期間內(nèi)，原邊功率保持向二次側(cè)傳遞。lm兩端的電壓保持在-vin，ilm從-im增加到+im。

開關(guān)模態(tài)4[t3～t4]

在t3時刻，q1關(guān)斷。此時，ilm上升到正向最大值+im。輸出濾波電感等效到初級側(cè)，因此，電流保持恒定。q1、q3的結(jié)電容通過恒流源ilag線性放電。vlag、vp開始下降，當(dāng)vp下降到零，模態(tài)4結(jié)束。

開關(guān)模態(tài)5[t4～t5]

在t4時刻，vp下降到零，滯后臂中點電壓vlag為vin/(1+n)，整流側(cè)電壓跌落為零，所有整流二極管同時導(dǎo)通。變壓器tm的初級繞組和次級繞組兩端的電壓均為零。初級側(cè)結(jié)電容與漏感發(fā)生諧振。

開關(guān)模態(tài)6[t5～t6]

在t5時刻，vlag下降到零。q3的體二極管導(dǎo)通，q3能夠零電壓導(dǎo)通。整流二極管保持導(dǎo)通，vab保持為零。llk兩端的電壓為-0.5vin，使ip線性下降。在t6時刻，ip達到-ni0，同時d1、d4關(guān)斷，d2、d3保持導(dǎo)通，lm兩端的電壓為零，ilm達到正向最大值。

后半周期[t6～t12]的工作原理與前半周期[t0～t6]基本相同，只是電流、電壓反方向變化，因此不再多述。

由以上描述可知，本發(fā)明提出的改進型移相全橋變換器具有如下優(yōu)點：

變換器具有較高的電壓增益，有利于減少次級匝數(shù)、整流二極管電壓應(yīng)力。

滯后臂電流峰值高于超前臂電流峰值，并且能根據(jù)占空比進行動態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)了zvs儲存能量的自適應(yīng)調(diào)整。此外，結(jié)電容徹底放電所需要的能量顯著減小。因此，初級側(cè)的開關(guān)管都能在寬范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開關(guān)。

在整個開關(guān)周期內(nèi)保持原邊功率向二次側(cè)傳遞的連續(xù)性，有效地減小了電感電流紋波和整流電壓的振蕩，解決了常規(guī)移相全橋變換器存在的環(huán)流問題。