文 献 综 述

1移相全桥DC-DC变换器背景及意义

移相全桥变换器是目前国内外电源界研究的热点问题之一，并且其已经得到了广泛的应用。DC/DC变换器是将输入的直流电压，在经过高频斩波或者高频逆变之后，再通过整流和滤波环节，转换成所需要幅值的直流电压。目前在家用电器、工业控制、通信、交通等各领域都有着广泛的应用。DC/DC变换器作为开关电源中重要的组成部分，人们对其性能、重量、体积和可靠性都有着越来越高的要求。随着电力电子技术的迅猛发展，新的电子元器件、新的电磁材料、新的变换技术、新的控制理论和软件不断涌现，这使得高效率、高功率密度、高质量输出和高可靠性成为了包括DC/DC变换器在内的各种功率变换器不断追求的目标，同时也使得这一目标成为可能。

移相全桥DC/DC变换器作为大功率开关电源的首选拓扑，与传统的硬开关主电路拓扑相比，移相全桥变换器以其自身诸多优点在功率变换的众多场合受欢迎，正因为如此，研究移相全桥DC/DC变换器具有重要的意义。对于移相全桥变换器，很多研究者在主电路方面都进行了改进，先后退出了各种拓扑来解决DC/DC变换器中存在的问题。由于主要着眼于主电路的改进和设计，其功能必然受到电路中各种物理器件的限制，因而它的效果也是有限的。

传统的移相全桥DC/DC变换器主要有以下四个缺点：变压器副边存在占空比丢失问题；系统难以获得精确的数学模型并且存在着严重的滞后问题；系统具有严重的非线性；外部干扰比较复杂。在DC/DC变换器的发展方向看，高功率密度以及大容量化石主流的发展方向。在一些特殊应用领域，需要将十几伏至二十几伏的低压直流电，转换成几百伏的高压直流电，以供其他负载使用。另外，低压大电流输入情况效率问题也亟待解决，如何让降低损耗是主攻方向。因此，有必要对移相全桥DC/DC变换器进行深入研究和探讨，开发出在低压大电流输入情况下的高功率密度、高可靠性、大容量的变化器。

在高频化和大容量化方面，国内外对DC/DC变换器的研究都取得了长足的进步，其发展速度是相当快的。在高频化方面，国外已经研制出开关频率几千赫兹甚至几十千赫兹的DC/DC变换器，国内对几千赫兹的DC/DC变换器的研究也日趋成熟。在大容量方面，国内的DC/DC变换器单机输出功率已经达到了几千至几十千伏安。DC/DC变换器中的软开关技术的使用越来越普遍，逐渐取代了硬开关技术，已经成为了一种趋势。

经过几十年的发展，移相全桥DC/DC变换电路逐步趋向成熟，已经发展成为大中功率DC/DC变换器的主流。与其他DC/DC变换器拓扑相比，它充分利用了电路本身的寄生参数，使功率开关管工作在软开关状态，从而降低了功率开关管的开关损耗，提高了变换器的效率，同时降低了功率开关管的电压电流应力。移相全桥PWM变换技术开关频率恒定，开关管电压和电流应力比硬开关和谐振软开关都要低，而且不需要辅助器件，结构简单。

从实现方式来看，移相全桥PWM变换器大致可以分为零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZVZCS）两种。ZVS移相全桥变换器充分利用主电路的寄生参数和谐振电路来实现软开关，其优越点主要有：开关管在ZVS条件下运行，开关损耗小，容易实现高频化；控制简单，频率恒定，脉宽恒定，只需控制移相角；无需额外的缓冲电路；该方式也存在着轻载时滞后桥臂开关管的ZVS难以保证变压控制器副边占空比不丢失的缺点。ZVZCS方式移相全桥变换器滞后桥臂实现ZCS，因而两端不能并联电容，主要优缺点有：该电路不存在副边占空比丢失，直流母线电压利用率较高；ZVZCS需要在主电路中加入相对复杂的辅助电路来实现滞后桥臂的零电流开关。

本论文中，在理论分析的基础上，还对变换器进行了仿真研究，设计了变换器主电路、控制电路和闭环反馈环节的各项参数，并对变换器各项性能进行了研究。

2移相全桥DC-DC变换器原理分析