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第53卷第7期2019年7月电力电子技术Power ElectronicsVol.53,No.7July2019零电压零电流不对称半桥反激开关变换器研究张可银，王彬，杨世航，吴庭金（中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所，江苏无锡214063）摘要：介绍了一种不对称半桥反激开关变换器，分析了其工作原理和软开关条件，实现了主开关管的零电压开关（ZVS）和输出二极管的零电流开关（ZCS）,并使主开关管的电压应力不高于输入电压。
该电路应用LM5025A 控制芯片，简化了传统的驱动电路。
实验结果表明，该电路所需器件少，结构简单并实现了ZVZCS,效率高达92%。
关键词：变换器；零电压开关；零电流开关中图分类号:TM46文献标识码：A文章编号:1000-100X（2019）07-0122-03Study on Asymmetrical Half-bridge Flyback Converter With Zero Voltage Switching and Zero Current Switching OperationsZHANG Ke-yin,WANG Bin,YANG Shi-hang,WU Ting-jin(4VIC Leihua Electronic Technology Institute,Wuxi214063,China)Abstract:An asymmetrical half-bridge flyback converter is introduced by discussing its working principle and conditions of soft switching.This converter achieves zero voltage switching(ZVS)operation on power switches and zero current switching(ZCS)operation on output rectifier and the switch voltage stresses are no more than the input voltage. By using control chip LM5025A,the tranditional drive circuit is simplified.The test results show that ZVZCS is achieved and the efficiency is obtained about92%.Keywords:converter；zero voltage switching；zero current switching1引言传统的反激式DC/DC变换器以其结构简单、性价比高而广泛用于中小功率场合。
基于双不对称LLC半桥的全桥谐振变换器研究
张洁平
【期刊名称】《湖南理工学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(37)1
【摘要】双不对称LLC半桥的全桥谐振变换器是一种采用定频控制的改进型LLC 谐振变换器,具有很高的效率.先指出不对称LLC半桥谐振变换器存在的问题,再详细分析双不对称LLC半桥电路的工作原理、工作模态及参数选择,并根据选择的器件参数对变换器模型进行仿真试验.结果表明,该变换器能减小励磁电流叠加的环流损耗、关断损耗和零电压导通的无容性损耗,大大提高变换效率.
【总页数】6页(P34-39)
【作者】张洁平
【作者单位】闽西职业技术学院智能制造学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM46
【相关文献】
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4.基于半桥LLC谐振的AC-DC变换器研究与设计
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不对称半桥型变流器的改进方法大家好，今天咱们聊聊“半桥型变流器”——听起来是不是有点复杂？别急，别怕，咱们慢慢来，轻松聊，绝对不让你觉得枯燥乏味。
这个半桥型变流器呢，它就是一种常用的电力电子设备，简而言之，就是用来把电能转换成你需要的形式，像把直流电变成交流电，或者是把电压从一个水平变到另一个水平。
说白了，它的作用就像是电路中的“调皮捣蛋”小角色，控制着电流的流向和大小。
所以，很多时候你会在电力系统、照明设备，甚至是电动汽车上见到它的身影。
嗯，说到这里，可能有小伙伴开始发愁了：这么重要的玩意儿，怎么改进才好？这问题问得好，让我告诉你，改进的关键就在“半桥”这两个字上！咱们常说的“半桥型”其实就是指这玩意儿的结构。
简单来说，它比全桥少了两根开关管。
听起来是不是特别简单？但是！这就成了它的一个短板——不对称！这不对称，常常会带来一些不太友好的“副作用”。
比如，输出电压不稳定，或者在负载发生变化的时候，系统不够平滑，给负载带来不必要的波动。
更严重的情况呢，它可能会导致效率低下，甚至把元件搞坏。
所以呢，咱们今天就要探讨一下，如何通过一些聪明的改进方法，解决这些“不对称”带来的麻烦。
大家可能会想，既然有“半桥型”这个结构，为什么不直接就全桥呢？这个问题问得好！全桥结构确实在稳定性和效率上表现得比较好，但它有个“硬伤”——成本！全桥结构需要更多的开关管，设计起来复杂，成本也高。
所以，半桥型变流器成了很多工程师们的“心头好”，它简直就是在经济性和技术性之间找到一个平衡点的“高性价比”选择。
所以，咱们不可能轻易就放弃它，对吧？如何改善它的“不对称”呢？其中一个有效的改进方法就是优化控制策略！要知道，控制方式可是决定半桥型变流器是否高效、稳定的关键之一。
有些聪明的工程师会通过精确的调节控制信号，巧妙地平衡半桥中的开关管工作状态，从而减少电流和电压的波动。
这样一来，负载变化带来的影响就能被压缩到最小，输出也会更加平稳。
不对称半桥变换器研究一．课题来源、目的、意义，国内外概况和预测：1955年美国罗耶发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛发明了自激式推挽双变压器，在1964年美国科学家们提出了取消工频变压器的开关电源的设想。
直到1969年终于做成了25千赫的开关电源，这一电源的问世，在世界各国引起了强烈反响，从此对开关电源的研究成了国际会议的热门课题。
自20世纪60年代开始得到发展和应用的DC-DC功率变换技术其实是一种硬开关技术。
60年代中期，美国已研制成20kHz DC-DC变换器及电力电子开关器件，并应用于通信设备供电。
由于这种技术抛弃了50Hz工频变压器，使直流电源的重量、体积大幅度减小，提高了效率，输出高质量的直流电。
到70年代初期已被先进国家普遍采用。
早期开关电源的控制电路一般以分立元件非标准电路为主，经过十多年的发展，国外在1977年左右开始进入控制电路集成化阶段。
控制电路的集成化标志着开关电源的重大进步。
80年代初英国采用上述原理，研制了第一套完整的48V 成套电源，即目前所谓的开关电源(SMP-SwitchMode Power)或开关整流器(SMR-Switch Mode Rectifier )o70年代以来，在硬开关技术发展和应用的同时，国内外电力电子界和电源技术界不断研究开发高频软开关技术。
最先在70年代出现了全谐振型变换器，一般称之为谐振变换器(Resonantconverters)。
它实际上是负载谐振型变换器，按照谐振元件的谐振方式，分为串联谐振变换器(Series resonant converters, SRCs)和并联谐振变换器(Parallel resonantconverters, PRCs)两类。
此类变换器一般采用频率调制的方法，且与负载关系很大，对负载变化很敏感，在谐振变换器中，谐振元件一直谐振工作，参与能量变换的全过程。
不对称半桥反激优化控制技术研究不对称半桥反激优化控制技术研究摘要：针对电力电子装置中不对称半桥反激开关电源的控制问题，本文提出了一种基于模糊控制和PID控制相结合的复合控制算法。
该算法能够有效地提高电源的转换效率和稳定性，同时满足实际应用中对开关电源控制的高要求。
该算法将模糊控制与PID控制相结合，形成了一种复合控制算法。
首先，通过模糊控制对开关电源进行初始控制，然后再由PID控制进行细化控制，最终达到精准控制的目的。
通过模拟仿真与实验验证，证明了该算法在不对称半桥反激开关电源控制方面的高效性和实用性。
关键词：不对称半桥反激，控制算法，模糊控制，PID控制，转换效率1.引言不对称半桥反激开关电源是一种广泛应用于电力电子装置中的电源，其转换效率和稳定性成为评估该电源性能的主要因素。
目前，传统控制算法如PID控制在控制不对称半桥反激开关电源时存在较大缺陷，如控制精度不高、容易产生震荡现象等。
因此，提出一种新的控制算法来提高不对称半桥反激开关电源的控制效果是十分必要的。
2.不对称半桥反激开关电源模型不对称半桥反激开关电源模型如图1所示，其中包含两个开关管S1和S2和两个反向并联的二极管D1和D2。
该电源中还包括励磁电感Lm和变压器T1以及负载。
开关由PWM产生信号控制开关管的导通与截止，来控制电源的转换状态。
（图1）3.复合控制算法复合控制算法由模糊控制和PID控制相结合，其具体实现流程如下：（1）模糊控制设计模糊控制的输入信号为电源的输出电压误差和误差的变化率，输出信号为控制开关点的位置。
首先将输入信号通过模糊化，再通过模糊规则推理得到输出的控制规则。
（2）PID控制设计PID控制的输入信号为电源的输出电压和输出电流，输出信号为控制开关的占空比。
将输入信号通过PID控制器进行权值处理，得到输出的开关控制函数。
（3）复合控制实现将模糊控制和PID控制进行组合，用模糊控制来控制整个电源的初始状态，并根据实时的反馈信号进行细化控制，从而提高控制精度。
摘要随着电力电子技术的迅速发展，PWM型DC/DC变换器的应用也日益广泛，如今，高性能、高效率、小型化和轻量化越来越成为各类PWM型DC/DC变换器追求的目标。
软开关技术是电力电子装置，特别是直流变换装置向高频化、高功率密度化发展的关键技术。
虽然，软开关技术能够使功率变换器的小型化，模块化，但是，可能会使电路变得更加复杂，使得中小功率变换器成本增加，往往不利于商业竞争。
本文研究了一种改进型的零电压不对称半桥拓扑，它可以在不增加电路成本的基础上，实现软开关技术。
又可以消除以往不对称半桥电路有谐振尖锋电压的缺点。
在第二章中对不对称电路的工作原理进行分析，给出了占空比与输入电压输出电压以及与偏磁的关系，在对不称半桥的一个开关周期的各个状态的分析，描述了隔直电容，与变压器原边电流的变化规律，各个状态的值，然后得出实现ZVS的实现条件，从容为合理的设置死区时间提供了，理论指导，最后用pspice软件进行了仿真，验证了零电压开关实现的可能性。
本文第三部分采用状态空间平均法建立了不对称半桥功率变换器的小信号平均电路模型在此基础上建立整个变换器的系统模型，对系统的稳定性和动态性能进行了分析，并且设计了补偿器。
最后用matlab仿真验证了整个系统的稳定性。
基于前面的分析，设计了一个由前级PFC和后级不对称半桥组成的两级AC/DC电路，实验说明了开关管的软开关是能够实现的，证明了变换器的效率有一定的提高。
从而验证了电路的可行性。
关键词：不对称半桥软开关DC/DC变换器AbstractWith the development of power electronics technology, Pulse Width Modulation DC-DC converters get more and more application. Nowadays, high performance, high efficiency and light weight are the most important performance figure of all kinds of PWM DC-DC converters. In order to increase the power density and output efficiency, the soft switching techniques is the key. However it makes the circuit complex, which means the increase of cost, and affects the competitiveness of commercial product.This thesis presents an improved asymmetric zero-voltage half-bridge topology. It can realize soft-switch technology without increase the cost of converter. The improved Asymmetrical Half-Bridge can also remove the resonant peak voltage. The topology of asymmetrical half bridge is introduced in Chapter 2, including the principle of the circuit,the relationship between the duty cycle ,input voltage and output voltage ,and the deflection of magnetism. The voltage of block capacitor and the current of the original turns of transformer of each state have been discussed, then deduce the condition of Zero voltage switch(ZVS),which give the theory guidance for setting the reasonable dead time. Finally, the possibility of zero voltage switching is proved by the simulation of pspice software. In part 3. ,a small average circuit half bridge converter power stage is established by method of state space averaging. In term of the method referred, a system model of total converter is founded. The characteristic of stabilization and dynamic is analysed and the compensator is designed basing on it. At last,the simulation performed by Matlab software confirm the stabilization of system. Based on the analysis above, a two-class AC/DC converter ,consist of power factor circuit and asymmetrical half bridge circuit is designed to prove that the asymmetrical half bridge can achieved zero voltage switching .In conclusion, the correctness and feasibility of the new converter are proved by theory analysis, simulation research and experimental validation.Keywords: Asymmetrical half bridge soft switching DC/DCconverter目录摘要 (I)ABSTRACT....................................................................................................... I I 1 绪论 . (1)1.1引言 (1)1.2不对称半桥变换器简述 (4)1.3本文所做的工作 (7)2 工作原理 (8)2.1不对称半桥主电路构成 (8)2.2稳态分析 (9)2.3开关过程 (12)2.4谐振问题及改进 (16)2.5ZVS开关条件分析 (30)3 建模与仿真 (33)3.1概述 (33)3.2主电路模型和开环分析 (35)3.3反馈补偿和闭环分析 (40)3.4补偿器件设计 (42)3.5主电路仿真 (44)4 实验设计与波形 (47)4.1主电路设计 (47)4.2控制电路与驱动电路的设计 (51)4.3实验结果 (54)4.4实验结论 (57)5 全文总结 (58)致谢 (59)参考文献 (60)附录攻读硕士学位期间发表的论文 (65)1 绪论1.1 引言DC/DC变换器就是将输入的直流电压，经过高频斩波或高频逆变后，通过整流和滤波环节，转换成所需要幅值的直流电压。
不对称半桥变换器的研究陈丹江，张仲超(浙江大学，浙江杭州310027）摘要：介绍了一种利用互补的PWM控制的不对称半桥DC/DC变换器。
分析了电路的稳态过程和开关的ZVS过程，同时对开关达到ZVS的条件进行了分析。
实验结果表明了这种电路对提高效率的有效性。
为了进一步改进电路，针对电路输出二极管的电压应力的不平衡，提出了一种副边绕组不相等的拓扑，并进行了分析。
关键词：不对称半桥；零电压开关；效率1 引言近年来，软开关技术得到了广泛的发展和应用，提出了不少高效率的电路拓扑，其中不对称半桥是一个比较典型的电路。
不对称半桥是一种适用于中低功率的DC/DC零电压开关（ZVS）变换器电路。
该电路采用固定死区的互补PWM控制方式，不需要外加元件，充分利用电路本身的分布特性，通过变压器漏感和开关寄生电容的谐振，实现零电压开关。
这种电路保持了PWM开关模式的低开关导通损耗，而且消除了开关的导通损耗，因此，可以得到很高的效率。
2 主电路的工作原理分析2.1 电路的稳态分析不对称半桥的主电路如图1所示。
图1中包括两个互补控制的功率MOSFET，其中S1的占空比为D，S2的占空比为（1－D），D S1和D S2是开关的体二极管，C S1和C S2分别是开关的结电容。
隔直电容C b，作为开关S2开通时的电源。
包括漏感L k，励磁电感L m的中心抽头的变压器，原边匝数为N p，副边匝数分别为N s1和N s2。
半桥全波整流二级管D1和D2。
输出滤波电感L，电容C f和负载R L。
图1 不对称半桥主电路图电路的稳态工作原理为：1）当S1导通时，变压器原边承受正向电压，副边N S1工作，二极管D1导通，开关S2，二极管D2截止；2）当S2导通时，隔直电容C b加在变压器的原边，副边N S2工作，开关S1，二极管D1截止。
理想的工作波形见图2。
其中n1=N p/N S1，n2=N p/N S2，且n1=n2=n。
通过对电路的稳态分析，可以得到以下的一些公式。
