1. 引言

移相控制方式是控制型軟開關技術在全開關PWM 拓撲的兩態(tài)開關模式（通態(tài)和斷態(tài)）通過控制方法變?yōu)槿龖B(tài)開關工作模式（通態(tài)斷態(tài)和續(xù)流態(tài)），在續(xù)流態(tài)中實現(xiàn)開關管的軟開關。全橋移相ZVS-PWM DC/DC 變換拓撲自出現(xiàn)以來，得到了廣泛應用，其有如下優(yōu)點：

●充分利用電路中的寄生參數(shù)（開關管的輸出寄生電容和高頻變壓器的漏感，實現(xiàn)有源開關器件的零電壓開關）

●功率拓撲結構簡單

●功率半導體器體的低電壓應力和電流應力

●頻率固定

●移相控制電路簡單

全橋移相電路具有以上優(yōu)點，但也依然存在如下缺點：

●占空比丟失

●變壓器原邊串聯(lián)電感和副邊整流二極管寄生電容振蕩

●拓撲只能在輕載到滿載的負載范圍內，實現(xiàn)零電壓軟開關

目前該拓撲的研究及成果主要集中在以下方面

●減小副邊二極管上的電壓振蕩

●減少拓撲占空比丟失

●增大拓撲零電壓軟開關的負載適應范圍

●循環(huán)電流的減小和系統(tǒng)通態(tài)損耗的降低

2. 典型的zvs 電路拓撲

2.1 原邊串聯(lián)電感電路

為了實現(xiàn)滯后橋臂的零電壓，一般在原邊串聯(lián)電感（如圖1 所示）。增大變壓器漏感，以增加用來對開關輸出電容放電能量。該電路具有較大的循環(huán)能量，變換器的導通損耗較大，且增大了占空比的丟失。

在實現(xiàn)滯后橋臂的同時，為了進一步擴大負載范圍，可在原邊上再串聯(lián)上一飽和電感，該電路可減小占空比的損失和減小變壓器副邊的寄生振蕩，但是飽和電感工作在正、負飽和值之間，而且頻率很高，使得飽和電感的損耗較大，在低的輸入電壓情況下會引起較為嚴重的副邊占空比丟失。

2.2 原邊串聯(lián)二極管鉗位電路及其改進電路

上述電路雖然實現(xiàn)了全橋移相電路的ZVS，但是并沒有很好地解決輸出整流二級管在反向恢復過程中的電壓尖峰問題，基于此有文章提出了鉗位電路（如圖2）

該電路在變壓器原邊增加一個諧振電感和兩個鉗位二級管，消除了輸出整流管上的電壓尖峰和電壓振蕩，從而省去了吸收電路，可以選擇低壓的整流管，該電路的主要缺點是：

1）在原邊電壓為0 時，諧振電感被鉗位二極管短路，其電流保持不變，在電感鉗位二極管和開關管中產生較大的導通損耗；

2）增加了鉗位二極管的電流有效值和關斷損耗；

3）為了防止直流偏磁，一般采用隔直電容與變壓器或諧振電感串聯(lián)，但隔直電容上的直流分量會導致變壓器原邊電流或諧振電感電流不對稱，影響變換器的可靠工作。

上述電路的拓撲改進，把諧振電感和變壓器互換位置，使鉗位二極管在一個周期內只導通1 次，降低了鉗位二極管有效值，降低了導通損耗，進一步提高了變換器效率。

2.3 副邊RCD 鉗位電路拓撲

圖2 及其改進拓撲者是在原邊加鉗位二極管。另一種方法是在副邊加鉗位電路。圖3就是一改進的副邊RCD 鉗位電路拓撲，該電路能有效抑制副邊管的電壓過沖，同時導通損耗也較低，主要缺點是吸收電路損耗大，降低了變換器的效率。

2.4 加輔助諧振網絡電路拓撲

為了能使全橋變換電路能夠工作在更大的負載范圍。下面給出了一種新穎的變換器拓撲（如圖4）

在1 圖的基礎上加入一個輔助諧振網絡，其拓撲具有以下特點：

1）在任意負載和輸入電壓范圍內實現(xiàn)零電壓開關

2）占空比丟失減小到近似接近于0

3）電路的電感、電容、二極管的電流、電壓應力很小，且與負載無關。

2.5 一種新型的ZVS 變換器拓撲及其派生電路

下面給出一種新型的變換器拓撲及其派生電路。全橋變頻電路（如圖5）

提出了一種解決耗能儲備與輔助電路能量之間矛盾的方法，并給出了其派生電路（如圖6）。

該電路能在寬負載范圍和輸入電壓范圍內實現(xiàn)ZVS，實現(xiàn)ZVS 條件所需能量不僅取決于輸入電壓而且取決于負載，使電路在空載時也有較大能量實現(xiàn)ZVS。但該拓撲引入了輔助電源，電路復雜程度有所增加。

3. ZVZCS 典型拓撲  

以上電路采用的電源開關器件一般都選擇功率MOSFET，而MOSFET 的導通損耗較大。若采用IGBT 作為開關器件，可減小開關損耗，但同時IGBT 有關斷拖尾電流，為降低關斷拖尾電流帶來的關斷損耗，就必須在開關管上并聯(lián)大的吸收電容，這樣，將導致滯后臂難以實現(xiàn)零電壓開關，即降低軟開關的適用范圍，為了保證超前橋臂臂軟開關負載適應范圍不變，大的并聯(lián)電容必將增大橋臂開關管之間的死區(qū)電壓，從而減小拓撲工作的最大占空比，因此適應IGBT 應用的零電壓，零電流（ZVZCS PWM）變換器隨之發(fā)展起來。ZVZCS 的典型拓撲有如下幾種。

3.1 原邊串聯(lián)飽和電感拓撲

如圖7 所示，變換器拓撲的特點是在原邊串聯(lián)飽和電感，當阻斷電容上的電壓使原邊電流復位到零以后，飽和電感退出飽和，它在一小段時間內將電流鉗在零位，使滯后橋臂開關實現(xiàn)零電流關斷但是飽和電感工作在正、負飽和值之間，而且頻率很高，使得飽和電感的損耗較大。在低輸入電壓時會引起較為嚴重的副邊占空比丟失。

3.2 副邊加有源鉗位電路

在圖8 中，該拓撲的變壓器副邊采用有源箱位方式，在原邊續(xù)流階段，副邊開關管開通，將鉗位電壓反射到原邊，使原邊電流下降到0。提供零電流條件，該電路能在較大范圍內實現(xiàn)零電壓，零電流開關，丟失的占空比較小，但同時副邊開關管工作在硬開關狀態(tài)，降低了輸出效率。

3.3 副邊加無源鉗位電路

在圖9 中，副邊采用能量恢復緩沖。在零狀態(tài)時，VAB 存儲在阻斷電容上能量傳送給負載。該拓撲副邊無有源開關，從而降低了變換器的成本和控制的復雜性，同時該電路也有較明顯的缺點；零狀態(tài)時，阻斷電容放電，滯后臂開通后，由于對阻斷電容的充電，原邊會產生較大的電流尖峰；超前橋臂較難開通。圖10 原邊電流的復位方式與圖9 相似，副邊相對復雜。

3.4 原邊串聯(lián)二極管電路拓撲

在圖11 中的變換器引入了兩個串聯(lián)二極管。該變換器的阻斷電容串聯(lián)在負載中而不是并聯(lián)在負載中。當超前橋臂開通時，不會產生過大的電流尖峰。在超前橋臂的開關死區(qū)時間內，儲存在漏感和輸出濾波電感的能量使超前橋臂容易實現(xiàn)ZVS，可在任意負載范圍實現(xiàn)滯后臂的ZCS。但該變換器原邊側的通態(tài)損耗有所增加，且串聯(lián)的二極管在關斷時還會有一定的反向恢復電流，引起高頻振蕩。

3.5 副邊加耦合電感電路

在圖12 中，變壓器輔助電路位于二次側，繞組Ld1 與Ld2 耦合，當超前橋臂關斷時Ld1 續(xù)流，Ld2 兩端電壓極性變產生變化。當副邊電壓下降到一定程度，VD 導通。Ld2 參與續(xù)流，此時，感應電勢反射到原邊構成反向阻斷電壓源使原邊電流ip 迅速下降至零，實現(xiàn)ZCS。該電路結構相對簡單，具有較好的通用性。

4. 結語

全橋移相電路發(fā)展到現(xiàn)在，出現(xiàn)了眾多的電路拓撲，拓撲的改進主要基于占空比，二次側尖峰電流、負載的適應范圍及變換器效率幾個方面。隨著拓撲的進一步優(yōu)化，許多問題都得到了解決，但各個拓撲也各自存在不足之處。在實際使用的過程中要綜合考慮各方面因素。針對側重點的不同，選取合適的電路拓撲。