产品︱带耦合电容型桥式ZVS直流-直流变换器
华东交通大学电气学院的研究人员袁义生、胡盼安、罗峰，在2015年第22期《电工技术学报》上撰文，提出一种零电压开通（ZVS）的直流-直流变换器。在一种桥式开关管结构的基础上，通过在串接的两个变压器一次绕组两端并联一个耦合电容Cb，为电路的正常工作构造两个一次绕组共同导通的条件，使得两个绕组能够实现均流。
变流器采用移相控制技术，不含输出侧滤波电感，而是利用变压器漏感传递能量，使得四个开关管都能获得宽负载范围的ZVS。二次侧采用开关电容倍压技术，提高了输出电压增益。
详细分析了变换器各阶段工作原理、电压增益特性、ZVS实现条件以及Cb的设计。制作了一台开关频率50kHz、负载600W、42V输入/250V输出的实验样机，该样机在轻载下就能达到92%以上的效率，实验波形验证了理论分析的正确性。
在蓄电池或者燃料电池等供电的车/船/通信等逆变系统中，前级都需要一个高频隔离的升压电路。因为是低压大电流输入，该前级电路通常采用推挽式或全桥式直流-直流变换器。
软开关推挽式直流变换器的研究主要分四类。
第一类是带LC谐振环节的推挽电路[1-6]，它们能实现开关管的零电压开通和零电流（或近零电流）关断，但却有输出电压不可调的缺点；或者输出电压可调整，但谐振损耗大大增加的缺点。
第二类是有源钳位推挽电路[7-9]，通过增加两个辅助开关管和钳位电容，实现主管和辅管的软开通，但缺点是主管最大占空比受钳位电路设计限制。
第三类是四开关管软开关推挽电路[10]，此类电路借鉴移相全桥PWM方法来实现四个开关管的ZVS开通，以三电平推挽电路为代表，缺点是滞后管ZVS实现范围窄。
第四类则是三管ZVS推挽电路[11-13]，它的基本型是在一次侧串联一个开关管，并采用一种特殊的PWM方式来实现三个开关管的零电压开通。改进型通过外并LC谐振环节或者串接饱和电感拓宽了第三个开关管的ZVS范围。
软开关全桥式直流变换器则主要分为两大类。
第一大类是移相控制全桥软开关电路[14-19]，它包括ZVS型和ZVZCS型。加饱和电感、并联LC环节及更复杂的辅助网络的方法被研究以改善滞后臂的软开关条件。然而，移相全桥软开关电路与许多软开关推挽电路一样需要输出电感，增加了电感损耗以及整流二极管的耐压等级；另外，它的循环电流损耗也不能解决。因此，第二大类LLC谐振型全桥及三电平等直流变换器[20-22]近年来得到重视。
LLC谐振电路完全利用谐振传递能量，不需要二次侧滤波电感，使装置体积更小且整流二极管电压等级降低。它能实现开关管ZVS开通和二极管的ZCS关断，但缺点是为获得宽调压范围需降低励磁电感，由此增加了开关管的通态损耗和关断损耗。
综合以上分析，本文提出一种带耦合电容的桥式ZVS直流变换器。它具有以下特点：
（1）有四个开关管，其额定电压等于输入电压，采用移相控制，能获得宽负载范围四个开关管的ZVS开通，但却不需要像传统的移相全桥电路一样增加饱和电感或者其他辅助元件。
（2）含有两个变压器一次绕组，与推挽电路变压器一样，但其两个一次绕组同时工作可实现均流。而且绕组电流是三角形，而不是推挽变压器[23]中的脉冲型，所以变压器的电磁干扰可以降低，绕组损耗也可以更低，有利于变压器设计。
（3）与LLC谐振电路一样，不含输出滤波电感，使得二次侧整流二极管的电压等级与输出电压一样，适合高压输出。
（4）其二次侧采用开关电容倍压结构，可以获得更高的输出电压，适合于高压输出。
本文详细阐述了该变换器各阶段工作原理，分析了其关键的电路特性，并制作了一台600W的实验样机验证电路工作原理和特性。
图1 提出的桥式ZVS直流变换器
结论
本文提出了一种耦合电容型桥式ZVS直流-直流变换器。它具有以下几个特点：
（1）两个变压器一次绕组同时工作，自动均流。
（2）四个开关管中的两个超前臂开关管利用漏感能量实现ZVS开通，两个滞后臂开关管利用励磁电感能量实现ZVS开通，都能在宽负载范围下实现。
（3）二次侧不含滤波电感，整流二极管额定电压等于输出电压。
（4）二次侧采用开关电容倍压技术，增加了电压比。
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