２０１１年１月２５日第２８卷第１期 通馋电潦技术 Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＪａｒＬ ２５，２０１ １，Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．１
文章编号：１００９—３６６４（２０１ １）０１—００１ １—０３
移相全桥ＺＶＳ软开关变换器的设计与应用 ≯磅错耘蹬０
次刚，张榆平 （电子科技大学，四川成都６１１７３１）
摘要：文章介绍了一种带辅助谐振网络的移相全桥ＺＶＳ软开关变换器的设计方法，分析了电路工作方式，并对参数 选择做了详细介绍，最后给出了仿真结果和仿真波形，证明了设计的合理性和有效性。 关键词：ＤＣ／ＩＸ；变换器；软开关；ＺＶＳ；ＵＣ３８７５ 中图分类号：ＴＮ７１２ 文献标识码：Ａ
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｈａｓｅ－Ｓｈｉｆｔｅｄ Ｆｕｌｌ——Ｂｒｉｄｇｅ ＺＶＳ Ｓｏｆｔ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
ＣＩ Ｇａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕ—ｐｉｎｇ （Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１１７３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ－ｓｈｉｆｔｅｄ ｆｕｌｌ—ｂｒｉｄｇｅ ＺＶＳ ｓｏｆｔ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｗｉｔｈ ａｎ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ，ａｎｄ ｍａｋｉｎｇ ａ ｄｅｔａｉｌ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｏｎ ｈｏｗ ｔｏ ｓｅ— ｌｅｃｔ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｖｅｆｏｒｍ．Ｉｔ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ ａｎｄ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＤＥ／ＩＸ２ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｓｏｆｔ—ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ；ＺＶＳ；ＵＣ３８７５
燕山大学里仁学院
毕业设计（论文）开题报告
课题名称：移相全桥DC-DC变换器设计
学院（系）：年级专业：学生姓名：指导教师：完成日期：
一、说明选题的依据和意义
通信网络技术的快速发展和通信业务的全面展开，各种数据业务、多媒
体业务应用日益普及，产品的集成度将会越来越高。在通信网络的建设和升
级过程中，各种室内外设备及各种不同的应用场景，如城市中心区域、各大
高校宿舍、铁路沿线，尤其是在偏远地区这种情况下，设备对其运行环境也
提出了更加严格的要求，对电源质量的要求也更加苛刻。
直流远供电源系统是通信领域中的重要设备，广泛应用于远程及数据通
讯、计算机、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业。DC-DC变
换器在通信设备用直流远供电源系统当中发挥着重要的作用。
目前基站存在大量的低效率电源，在网电源即便是比较新的，普遍效率
一般也低于90%，在低负载输出时效率则更低。在网运行超过一定年限又不
具备模块休眠功能的老旧电源，其真正的效率只有80%左右。有些基站建设
在城乡或山区，电网环境恶劣，轻则造成系统失效，重则造成系统崩溃、设
备损坏。无论是失效还是崩溃都直接影响了通信信号的稳定和服务质量。因
此，基站供电效率和可靠性问题，成为目前运营商亟待解决的问题。
直流远供电源的优势在于：远程供电方案适于为通信网络中各种低功耗
设备、室外型设备和特殊应用场景的设备提供电力，如网络末梢位置分散的
小型通信设备等。远供电源在通讯设备中的应用，不仅能够进一步保障通信
设备得正常运行，而且还能更好地解决各种不同的特殊应用场景的供电问题(如小型的UPS供电，电池寿命很难得到保证，并且损坏率较高，蓄电池被
盗以及当地接电不便或供电不稳定等)，优化电源设备，提高运行效率，降
低建设与维护成本，保障各类通信设备安全、可靠、稳定、经济、绿色的电
源供应。
二、本课题国内外研究动态综述
在目前现有的DC-DC变换技术当中，可供选择的电路拓扑结构形式有
很多种，如：Buck、Boost、Buck-Boost、Fly-back、Forward和Full-Bridge、Half-Bridge等电路。Buck、Boost等非桥式电路一般应用在小功率场合；
移相控制全桥ZVS—PWM变换器的分析与设计
摘要：阐述了零电压开关技术(ZVS)在移相全桥变换器电路中的应用。分析了电路原理和各工作模态，给出了实验结果。着重分析了主开关管和辅助开关管的零电压开通和关断的过程厦实现条件。并且提出了相关的应用领域和今后的发展方向。
关键词：零电压开关技术；移相控制；谐振变换器
0 引言
上世纪60年代开始起步的DC／DC PWM功率变换技术出现了很大的发展。但由于其通常采用调频稳压控制方式，使得软开关的范围受到限制，且其设计复杂，不利于输出滤波器的优化设计。因此，在上世纪80年代初，文献提出了移相控制和谐振变换器相结合的思想，开关频率固定，仅调节开关之间的相角，就可以实现稳压，这样很好地解决了单纯谐振变换器调频控制的缺点。本文选择了全桥移相控制ZVS-PWM谐振电路拓扑，在分析了电路原理和各工作模态的基础上，设计了输出功率为200W的DC／DC变换器。
1 电路原理和各工作模态分析
1．1 电路原理
图1所示为移相控制全桥ZVS—PWM谐振变换器电路拓扑。Vin为输入直流电压。Si(i=1．2．3，4)为第i个参数相同的功率MOS开关管。Di和Gi(i=l，2，3，4)为相应的体二极管和输出结电容，功率开关管的输出结电容和输出变压器的漏电感Lr作为谐振元件，使4个开关管依次在零电压下导通，实现恒频软开关。S1和S3构成超前臂，S2和S4构成滞后臂。为了防止桥臂直通短路，S1和S3，S2和S4之间人为地加入了死区时间△t，它是根据开通延时和关断不延时原则来设置同一桥臂死区时间。S1和S4，S2和S3之间的驱动信号存在移相角α，通过调节α角的大小，可调节输出电压的大小，实现稳压控制。Lf和Cf构成倒L型低通滤波电路。
图2为全桥零电压开关PWM变换器在一个开关周期内4个主开关管的驱动信号、两桥臂中点电压VAB、变压器副边电压V0以及变压器原边下面对电路各工作模态进行分析，分析时时假设：
10kW全桥移相ZVS PWM整流模块的设计
摘 要： 本文介绍了10kW全桥移相ZVS PWM直流整流模块主电路和控制电路的设计，给出了主
变压器和谐振电感的参数计算，最后给出了实验波形。 叙 词： 全桥移相, 零电压开关, 降频 Abst
ract： This paper introduces the structure of 10kW ZVS-FB PWM Switch Power Module, then discusses the design of main circuit and control system and parameter calculation, finally presents the experim
ent result. Keywords： full bridge phase-shift, zero-voltage switching (ZVS), frequency reduced 1 引言
在大型发电厂中,由于需要的直流负荷比较大,蓄电池的容量通常都在2000AH以上。若
采用常规的10A或20A的开关整流模块,一般需要20或10以上的模块并联,但并联的模块过
多,对模块之间的均流会带来一定的影响, 而且模块的可靠性并不随着模块的增加而增加,
一般并联的模块数量最好在10个以下。目前在电厂中大容量的直流充电电源采用相控电源
的比较多，因此很有必要开发针对电厂用户的大容量开关整流充电电源。本文介绍的10kW
全桥移相ZVS PWM整流模块正是考虑了这种要求，它采用了加钳位二极管的ZVS－FB P
WM直流变换技术，控制电路采用UC38专用全桥移相控制芯片，同时在轻载时采用了降低
开关频率等技术，具有重量轻，效率高等优点。
2 整流模块主电路设计与参数计算
整流模块的主电路原理框图如图1所示，由输入EMI滤波器，整流滤波，ZVS全桥变
换器，输出整流滤波和输出EMI滤波器等组成。
