大功率AC/DC开关电源之工程设计（二）：无源钳位移相全桥电路

以下是DC/DC部分的原理简图：

 无源钳位移相全桥电路简图（一）：

（1）无源钳位移相全桥电路（一）

     特点简述：由于原副边同时增加了钳位电路，副边整流管上的尖峰和振荡得到大幅地抑制，EMI改善、效率提升等等。在工程应用中，由于变压器漏感、电路分布参数等的存在，其抑制效果与有源钳位、谐振“双软”电路等相比，还是有明显的差距，同时滞后桥臂ZVS范围也较窄。

无源钳位移相全桥电路简图（二）

（2）无源钳位移相全桥电路二

特点简述：其中L1为耦合电感。由于原副边同时增加了钳位电路，副边整流管上的尖峰和振荡得到大幅地抑制，EMI改善、效率提升等等。在工程应用中，由于变压器漏感、电路分布参数等的存在，其抑制效果与有源钳位、谐振“双软”电路相比，还是有明显的差距，同时滞后桥臂ZVS范围也较窄。

有源钳位移相全桥电路简图：

（3）有源钳位移相全桥电路

     特点简述：由于副边增加了有源钳位电路，抑制了副边整流管上的尖峰和振荡，同时实现了原边滞后桥臂的ZCS软开关，EMI改善、效率大幅提升等等。在工程应用中，与谐振“双软”电路相比，增加了电路的复杂性。

有限双极控制ZVZCS电路简图：

（4）有限双极控制ZVZCS电路

       特点简述：其中T1、T2构成互补桥臂，T3、T4构成调宽桥臂；互补桥臂实现ZCS，调宽桥臂实现ZVS。这种架构更适合于IGBT作为桥臂功率器件，在焊接电源等领域得到广泛应用。但工程应用中，副边整流管上的尖峰和振荡没有得到较好的抑制。

（待续）

下面是无源钳位移相全桥电路（一） 原理简图的PDF文档：

无源钳位移相全桥电路一 

下面是 无源钳位移相全桥电路（二） 原理简图的PDF文档：

无源钳位移相全桥电路二 

下面是 有源钳位移相全桥电路 原理简图的PDF文档：

有源钳位移相全桥电路 

下面是 有限双极控制ZVZCS电路  原理简图的PDF文档：

有限双极控制ZVZCS电路 

以3KW电力电源为例，基本参数如下：

1. 主动PFC部分

    Ui=285Vac—475Vac

    Ud=750Vdc

     fd=65KHz

     η1=97.5%
​2. DC/DC变换器部分

    Vo=198Vdc—286Vdc

     Io=0-11A

     fo=65KHz

     η2=94.5%

整机效率 η= η1* η2=92.1%

下图是DC/DC部分Saber仿真的原理简图：

上图中是较完整的PS-FBC仿真电路，某些参数需要有兴趣的朋友自己加上，若有疑问，可以共同讨论。

下面是DC/DC部分Saber仿真电路 的PDF文档：

PS-FBC 

下图是Ua、Ub、Uc和Ud仿真图一（0-50mS）：

下图是Ua、Ub、Uc和Ud仿真图二（28.5mS-28.55mS）：

下面是Ua、Ub、Uc和Ud仿真图一 和图二的PDF文档：

PS-FBC1(1) 

PS-FBC1(2) 

下图是输出电压Vo仿真图（0-50mS）：

下面是输出电压Vo仿真图的PDF文档：

PS-FBC1(3) 

（待续）

下图是Ua和Ub、Uc和Ud之间死区时间Td仿真图（28.5mS-28.55mS）：

从上图可知，Ua和Ub、Uc和Ud之间死区时间Td 约为350nS，符合工程应用的要求。

注意：PS-FBC中死区时间Td的选择，还与桥臂功率MOS实现ZVS有一定的关系，需要考虑。

下面是Ua和Ub、Uc和Ud之间死区时间Td仿真图的PDF文档：

PS-FBC1(7) 

下图是输出电压Vo、原边电流Ip和Ua-Ub、Ua1-Ub1仿真图一（0-50mS）：

下图是输出电压Vo、原边电流Ip和Ua-Ub、Ua1-Ub1仿真图二（28.5mS-28.55mS）：

       从展开图中可以得知，原边桥臂电压Ua-Ub的波形中有一个凸起（红色圈内部分）。我相信，多数第一次做移相全桥的朋友都可能遇到过这样的问题，且为解决它而颇费周折。对于此问题的成因，应该是LC谐振回路的谐振周期太短、死区时间选择太大等因素所致。为此应做相应地增加LC谐振回路的周期、减小死区时间等处理方法。

       增加LC谐振回路的谐振周期可以加大谐振电感Lr、加大谐振电容Cr及同时加大谐振电感Lr和谐振电容Cr等选择；这里有一个折中考虑的问题，不能过度，是PS-FBC存在占空比丢失、滞后桥臂实现ZVS的范围较窄等不足之由。

       就增加LC谐振回路的谐振周期作如下分析：

        1.  加大谐振电感Lr，可以增加LC谐振回路的谐振周期、使滞后桥臂实现ZVS的范围变宽，但同时占空比丢失也增加，需要折中考虑；

        2.  加大谐振电容Cr，可以增加LC谐振回路的谐振周期，但使滞后桥臂实现ZVS的范围变得更窄，增加滞后桥臂容性开通损耗，需要折中考虑。

        3.  基于此，个人的思路是首先确定占空比丢失的取值，这样就可以确定谐振电感Lr的最大取值，最后再确定谐振电容Cr的取值。

       还有超前桥臂的关断损耗，会在后面帖中说到。