随着DC-DC变换技术的发展，软开关、谐振变换技术的应用，DC/DC变换电路的工作方式，从最初的硬开关PWM式，向谐振式和谐振PWM式发展。每一种工作方式都有它的优点和不足，往往适用于某一电路或应用场合。适合用于中功率DC/DC变换的拓扑结构也不少，如双管正激(Dual Switch Forward)、有源钳位(Active Clamp)、移相全桥(PS一FB)、串联谐振(SRC)、并联谐振(PRC)和不对称半桥(Asymmetrical Half Bridge)等，采用较多的是移相全桥、不对称半桥、串联谐振、并联谐振和串并联谐振。移相全桥和不对称半桥是典型的软开关PWM变换电路，串联谐振、并联谐振和串并联谐振是典型软开关谐振变换电路。

1 移相全桥DC-DC变换器

    移相全桥变换器是在全桥变换器的基础上发展起来的，它减小了全桥变换器在高频工作时的开关损耗。下面介绍它的工作过程。

它的原理如图l。直流输入电压为U，S_i(i=l，2，3，4)为功率MOS管，Di(i=l，2，3，4)是相应的体二极管，MOS管还包括输出电容Ci(i=1，2，3，4)，在图中没有表出来。L_k包括变压器原边漏感和外串电感。图2给出了变压器原边电压u_p，电流i，副边电压u_s，I_p为原边峰值电流。

移相全桥DC/DC变换器中四个开关管的零电压开通(ZVS)是利用电感L_k和开关管输出电容Ci(i=1，2，3，4)谐振，漏感能量向电容Ci释放，使Ci的电压降到零，体二极管Di开通，为Si的ZVS创造条件。利用移相技术，让两桥臂的开关管S1、S3和S4、52的驱动脉冲之间保持一定的相位差，改变相位差，就可以改变有效占空比D(D=(t₅一t₂)/(t₅一t_l))，从而调节输出电压。在tl一t2和t5一t6区间，电路工作于桥臂环流状态，不输出能量，故增加了电路的损耗，当有效占空比D减小，相位增大，桥臂环流区间加大，环流损耗增加，所以在小占空比时，电路效率有影响。

图1 移相全桥DC/DC变换器

图2 移相全桥DC/DC变换器的主要波形

移相全桥的输出电压表达式:

Vo=D*U*N           （1）

其中D——有效占空比，D=（t5-t4)/(t5-t1)；

U——电源电压；

N——变压器的副边和原边的额匝数比。

移相全桥DC-DC变换器的优点在于：

²        开关管在ZVS条件下运行，开关损耗小;

²        控制简单(脉宽恒定，只控制移相)有现成控制芯片(如UC3875);

²        恒频工作，电压、电流应力小;

²        可用两倍开关频率的滤波器，EMI小。

其缺点是：

²        轻载时，滞后臂开关管的ZVS条件难实现;

²        原边有较大的环流，增加了导通损耗;

²        输出二极管无法实现零开关，其开关损耗较大;

²        频率过高，谐振过大都会造成占空比丢失;

²        四个开关管和四个驱动，比较复杂。

    移相全桥DC/DC变换器己经被广泛应用了，许多改善移相全桥特性的研究正在进行之中[3，4，5]：(一)、用IGBT来作为移相全桥的开关管，可以降低导通损耗；(二)、在移相全桥的超前臂开关管上并电容改善ZVS条件等等；虽然上述方法对改善移相全桥的特性有帮助，但是这些做法大多都使得电路结构或者控制更加复杂。

2 不对称半桥DC-DC变换器

不对称半桥DC/的C变换器结构十分简单，如图3[6，7]。它是由两个功率MOS管S1&S2组成上下桥臂，还有S1&S2的体二极管Dl&D2和S1&S2的寄生电容Cl&C2，中间接隔直电容Cb，串变压器原边到电源负端，副边输出是一个带中间抽头的变压器双半波整流滤波结构。不对称半桥DC/DC变换器采用互补控制方式，即Sl的占空比为D，S2的占空比为(l-D)。当S1关断，变换器漏感与S1&S2的输出电容Cl&C2谐振，使S2的电压变为零，然后S2的体二极管导通，实现S2的ZVS；同理，当S2关断，变压器漏感与S1&S2的输出电容C1&C2谐振，使S1的电压变为零，然后S1的体二极管导通，实现S1的ZVS。图4给出了变压器原边电压up，电流I_L1，副边电压Vs。

图3 不对称半桥DC/DC变换器

图4 不对称半桥DC/DC变换器的典型波形

不对称半桥变换器的输出电容表达式:

Vo=2·D·(1-D)·U·N

其中，D——上开关管S1的占空比;U——电源电压;N——变压器副边与原边的匝数比。

    不对称半桥DC/DC变换器的优点在于:

²        控制简单，驱动方便;

²        开关管在ZVS条件下运行，开关损耗小;

²        双开关结构，线路简单，成本较小;

²        恒频工作，电压、电流应力小;

²        可用两倍开关频率的滤波器。

    其缺点是:

²        副边管子D3&D4的电压、电流应力比较高;

²        轻载时，上开关管的ZVS条件难实现;

²        输出电压非线性控制;

²        变压器有直流磁偏。

    不对称半桥DC/DC变换器已在工业中广泛应用，许多改善不对称半桥DC/DC变换器特性的研究正在研究之中，如变压器副边采用不对称结构来改善副边二极管上的电压应力等。

3 串联谐振DC/DC变换器

    串联谐振变换器结构十分简单，如图5所示。它是由两个功率MOS管S1&S2组成上下桥臂，还有S1&S2的体二极管Dl&D2和S1&S2的寄生电容Cl&C2，谐振电感LS和谐振电容CS是串联的，它们构成了一个串联回路，谐振回路将与负载串联在一起。从结构上来看，谐振回路和负载构成了一个分压器。如果改变开关管的工作频率，那么谐振回路的阻抗也将改变，从而负载上的电压也改变。串联谐振是一个分压电路，因此它的直流增益不会超过1，当电路工作在谐振频率时，谐振回路的阻抗最小，这时增益最大。因此对一个串联谐振变换器来说，在谐振频率点它的增益最大。

图5 串联谐振DC/DC变换器

    对于串联谐振变换器来说，工作频率应该大于谐振频率，因为对于此变换器，为了实现原边管子的ZVS，开关频率必须大于谐振频率。如果开关频率低于谐振频率时，变换器将工作在零电流开关状态。而对于功率MOS管来说，零电压开关是最好的选择。另外，轻载时，它是通过大大增加工作频率来保持输出电压不变的。因此轻载对于串联谐振变换器来说是一个比较严重的问题。

图6和图7分别给出了串联谐振DC/DC变换器的主要工作波形和串联谐振DC/DC变换器的增益曲线。

    串联谐振DC/DC变换器的优点在于：

²        工作频率f大于谐振频率fs时，原边管ZVS开通，副边管ZCS开通

²        电路结构简单

²        电路中的循环电流比较低

²        准正弦整流电流

    其缺点是:

²        轻载时电路的工作频率很高

²        调节范围比较差

图6  串联谐振DC/DC变换器典型工作波形

图7  串联谐振DC/DC变换器增益曲线

4 并联谐振DC/DC变换器

    并联谐振DC/DC变换器结构也十分简单，如图8所示。它是由两个功率MOS管S1&S2组成上下桥臂，还有S1&S2的体二极管Dl&D2

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