[实用新型]宽负载范围零压零流开关电源变换器

说明书

本实用新型涉及电力电子技术中的功率变换装置，更具体地涉及一种相移谐振式零压零流脉宽调制(PS-ZVZCS-PWM)开关电源功率变换器。

相移谐振零压零流脉宽调制开关电源变换器一种比较先进的开关电源变换器，在现有技术中普遍采用。其采用相移谐振的方式，使全桥开关电源变换器中一个桥臂工作在零电压开通方式，另一个桥臂工作在零电流关断方式，整个电源变换器工作在软开关的方式下。因此，这种电源变换器可以获得较高的变换效率和较小的尖峰干扰，同时能有效改善开关器件的工作应力，但这种电源变换器也存在如下所述问题，下面结合附图说明：

图1是这种PS-ZVZCS-PWM开关电源变换器原理电路，开关管S1、S2组成的桥臂为超前桥臂，S3、S4组成的桥臂为滞后桥臂，DS1、DS2为阻断二极管，C_B为隔直电容，同时为滞后桥臂实现ZCS提供阻断电压源，C1、C2为外接电容器，L_1k为变压器原边漏感，Lo为副边输出滤波电感，图2为各开关管驱动波形(u1，u2，u3，u4)、A、B两点电压(u_AB)与原边电流波形(i_P)。

其工作过程如下：

在0时刻，S1、S4导通，U_AB为电源电压，原边电流i_p正向流动，i_P给电容C_B正向充电。

在1时刻，S1关断，S4继续导通，由于S1并联电容C1的存在，S1上的电压不可能立即上升，S1为零电压关断，此时电容C_B上的电压为正电压，原边电流i_P给C1充电、C2放电，当C2上的电压为零时，S2反并二极管开始导通，此时电流回路为A→B→F→E→A，由于此时C_B上的正电压形成一个阻断电压源，使得原边电流很快减小，而u_C继续增大。

在2时刻，S2开通，此时i_P仍然为正，S2反并二极管处于续流状态，S2为零电压开通。原边电流i_P继续减小，当i_P=0时，u_C达到最大，i_P开始反向流动，但由于D2的存在，阻止了原边电流反向增加，使原边电流维持为0，u_C全部加在阻断二极管D2上。

在3时刻，S4关断，由于此时原边电流i_P仍维持为0，S4为零电流关断。

在4时刻，S3开通，原边电流开始反向增大(i_P的初始值为此时副边输出滤波电感中的电流折算至原边的等效电流值，而不是从零开始增大)。随着i_P的反向增大，u_C也逐步由正电压变为负电压。

在5时刻，S2关断，S3继续导通，由于S2并联电容C2的存在，S2上的电压不可能立即上升，S2为零电压关断，此时电容C_B上的电压为负电压，原边电流i_P给C2充电、C1放电，当C1上的电压为零时，S1反并二极管D1开始导通，此时电流回路为B→A→C→D→B，由于此时C_B上的负电压形成一个阻断电压源，使得原边电流绝对值很快减小，而u_C的绝对值继续增大。

在6时刻，S1开通，此时i_P仍然为负，S1反并二极管D1处于续流状态，S1为零电压开通。原边电流i_P绝对值继续减小，当i_P=0时，u_C绝对值达到最大，i_P开始正向流动，但由于阻断二极管DS1的存在，阻止了原边电流正向增加，使原边电流维持为0，u_C全部加在二极管DS1上。

在7时刻，S3关断，由于此时原边电流i_P仍维持为0，S3为零电流关断。

在8时刻，S4开通，此时S1、S4同时导通，变换器进入下一个周期。