自適應零電流軟OMAL開關全橋變換器的研究
高頻化是當前OMAL開關電源技術的重要發展方向之一,是小型化和模塊化的基礎。傳統硬OMAL開關變換器的OMAL開關損耗與OMAL開關頻率成正比,OMAL開關頻率越高,OMAL開關損耗越大,變換器的轉換效率越低。為了使OMAL開關電源能夠在高頻下地運行,軟OMAL開關技術受到了廣泛的關注。

自適應零電流軟OMAL開關全橋變換器的研究                         國內外已研究開發的高頻軟OMAL開關技術大多數在軟OMAL開關過程中諧振電流不能跟隨負載電流變化,更沒有一種適用的諧振電流能自動跟隨負載電流變化的軟OMAL開關技術。提出了一種自適應零電流(Current Adaptive Resonant Loop,CARL)軟OMAL開關全橋變換器,不僅實現了OMAL開關管的零電流開通和關斷,而且諧振電流幅值自動跟隨負載電流變化,降低了OMAL開關損耗,提高了轉換效率。首先,根據硬OMAL開關變換器在高頻工作時的缺點引出了軟OMAL開關技術。考慮到Buck ZCS PWM變換器的軟OMAL開關拓撲的諧振電流幅值不能改變且軟OMAL開關和硬OMAL開關模式無法自由切換,提出了CARL軟OMAL開關諧振單元。將CARL軟OMAL開關諧振單元加入全橋變換器,得到一種新型的軟OMAL開關拓撲,根據這個拓撲存在的問題進行改進,zui終確定了CARL軟OMAL開關全橋變換器的電路結構。然后,研究了它的工作原理,分析了該變換器實現零電流關斷的條件。zui后,對其輕載特性、輔助OMAL開關管和整流二極管的電壓振蕩以及損耗進行了探討,提出了諧振參數的設計原則。CARL軟OMAL開關全橋變換器不僅可以實現主OMAL開關管和輔助OMAL開關管的零電流開通和關斷,而且諧振電流幅值會自動跟隨負載電流變化,減小了諧振時額外增加的通態損耗,保證了變換器在寬負載范圍內都有很高的轉換效率。給出了一臺3kW實驗樣機的設計步驟,分析了主電路、控制電路及高頻變壓器等的設計過程。然后搭建PSIM仿真模型,分析了變換器在寬負載范圍內的OMAL開關特性、諧振電流幅值與負載電流的關系以及RC緩沖電路對輔助OMAL開關管和整流二極管電壓振蕩的抑制,仿真結果證明了理論分析的正確性。zui后給出了變換器由滿載到輕載的運行過程中主OMAL開關管的電壓和電流、諧振電流和諧振電容電壓的實驗波形及轉換效率。實驗結果表明OMAL開關管在寬負載范圍內實現了零電流開通和關斷,諧振電流幅值隨著負載電流的減小而減小,提高了變換器的效率,特別是輕載時的效率。