[发明专利]一种ZVS控制策略的全桥电源转换器

说明书

本发明提供一种ZVS控制策略的全桥电源转换器，包括第一高压端开关器件、第二高压端开关器件，第一低压端开关器件和第二低压端开关器件；一个隔离变压器，一个整流电路和一个低通滤波器；控制第一高压端开关器件的PWM1、控制第二高压端开关器件的PWM2，控制第一低压端开关器件的PWM3、控制第二低压端开关器件的PWM4；所述的PWM1和PWM2的占空比大小相同、变化趋势相同、相位相差小于180度；所述的PWM3与PWM1反相、所述的PWM4与PWM2反相。本发明中，预定的死区时间将迫使所有4个开关器件在ZVS条件下导通，并且在非能量传送时段原边电流流经两个高压端开关器件，使得高压端开关器件的体二极管的功率损耗最小化。

技术领域

本发明涉及ZVS控制策略的全桥电源转换器。

背景技术

与反激式和正激式转换器相比，全桥转换器可实现更高的功率，更好的变压器利用率，所需的开关器件的额定电压相对较低。图1显示了一个典型的全桥电源转换器。它包括一个PWM控制器410，4个栅极驱动器414，4个开关器件分别是MOS管401、402、404、403，一个隔离变压器410，一个整流电路和一个低通滤波器。整流电路由二极管407和二极管408组成的全桥整流电路，低通滤波器则是由电感409和电容406组成的LC滤波器；PWM控制器产生4个信号给4个栅极驱动器来控制4个开关器件的开关动作。当一对斜对角开关器件导通(能量传输期间)时，如401和404同时导通或者402和403同时导通，输入电压源的能量将被传送到次级的储能电容。

在这种常规的PWM控制方案中，所有4个控制信号都是交替的PWM信号，对角线上的两个开关闭合。业内众所周知，所有四个开关器件都在硬开关条件下工作，因此，总的开关损耗是显著的，这将导致较低的功率转换效率。

业内众所周知，如果当开关器件两端的电压为零时，才使开关器件导通，可以实现高效率。这种技术通常被称为零电压开关(ZVS)。只有2个低压端开关器件的控制信号是PWM信号；高压端开关器件的控制信号是50％占空比的固定方波。

在这种方案中，原边电流Ip在非能量传输期间流过一个高压端开关器件和另一个高压端开关器件的体二极管。由于后面提到那个高压端开关器件的体二极管是正向偏置的，所以这个高压端开关器件将在ZVS条件下导通。

电流流过一个低压端开关器件的体二极管，因此，这个低压端开关器件也将在ZVS条件下导通。由于全桥的对称性，很容易理解所有4个开关器件在ZVS条件下导通。

原边电流流过高压端开关器件的体二极管，产生额外的功率损耗。这种额外的功率损耗将导致效率下降，并且低压端和高压端开关器件温升相差很显著。

发明内容

本发明针对目前ZVS控制策略的全桥电源转换器中，原边电流流过高压端开关器件的体二极管，产生额外的功率损耗的不足，提供一种ZVS控制策略的全桥电源转换器。

本发明实现其技术目的技术方案是：一种ZVS控制策略的全桥电源转换器，包括第一高压端开关器件、第二高压端开关器件，第一低压端开关器件和第二低压端开关器件；一个隔离变压器，一个整流电路和一个低通滤波器；电源的正极分别通过第一高压端开关器件、第一低压端开关器件和第二高压端开关器件、第二低压端开关器件接电源负极；第一高压端开关器件、第一低压端开关器件的公共端和第二高压端开关器件、第二低压端开关器件的公共端分别接隔离变压器初级线圈两端；隔离变压器的交级线圈分别接整流二极管和整流二极管的阳极，整流二极管和整流二极管的阴极接低通滤波器形成所述的整流电路；控制第一高压端开关器件的PWM1、控制第二高压端开关器件的PWM2，控制第一低压端开关器件的PWM3、控制第二低压端开关器件的PWM4；所述的PWM1和PWM2的占空比大小相同、变化趋势相同、相位相差小于180度；所述的PWM3与PWM1反相、所述的PWM4与PWM2反相。