DC-DC變換器原理解析（一）
系統采用電壓閉環控制方式，調節器采用變參數數字PI算法，實現了模擬系統難以實現的復雜算法和方便靈活的移相控制方案。通過一臺2 kW樣機進行了實驗，實驗系統的開關頻率為2 kHz。
引言
移相全橋ZVS DCDC變換器是目前應用最廣泛的軟開關電路之一。作為一種具有優良性能的移相全橋變換器，其兩個橋臂的開關管均在零電壓軟開關條件下運行，開關損耗小，結構簡單，順應了直流電源小型化、高頻化的發展趨勢，因此在中大功率DCDC變換場合得到了廣泛應用，而系統數字化控制可進一步提高系統的可靠性。數字化系統具備完整的可編程能力，它使程序修改、算法升級、功能移植都非常容易，相對于模擬控制方式具有明顯的優勢。DCDC變換器的數字化控制是當前的研究熱點之一。本文分析了主電路原理，采用TMS320LF2407作為主控芯片實現了ZVS DCDC變換器的全數字控制，并給出了實驗結果。
1 主電路拓撲及工作原理
ZVS PWM DCDC全橋變換器的主電路結構如圖1所示，其主要波形如圖2所示。由圖1可見，電路結構與普通雙極性PWM變換器類似。 Q1、D1 和Q4、D4組成超前橋臂、Q2、D2和Q3、D3組成滯后橋臂;C1～C4分別是Q1～Q4的諧振電容，包括寄生電容和外接電容;Lr是諧振電感，包括變壓器的漏感;T副方和DR1、DR2組成全波整流電路，Lf、Cf組成輸出濾波器，RL是負載。Q1和Q3分別超前Q4和Q2一定相位（即移相角），通過調節移相角的大小來調節輸出電壓。由圖2可見，在一個開關周期中，移相全橋ZVS PWM DCDC變換器有12種開關模態，通過控制4個開關管 Q1～Q4，在A、B兩點得到一個幅值為Vin的交流方波電壓;經過高頻變壓器的隔離變壓后，在變壓器副方得到一個幅值為Vin/K的交流方波電壓，然后通過由DR1和DR2構成的輸出整流橋，得到幅值為Vin/K的直流方波電壓。這個直流方波電壓經過Lf和Cf組成的輸出濾波器后成為一個平直的直流電壓，其電壓值為
UO=DVin/K（D是占空比）。Ton是導通時間，Ts是開關周期（Ts=t12-t0）。通過調節占空比D來調節輸出電壓UO。
圖1 變換器主電路結構
圖2 變換器主要波形
由波形圖可見，移相全橋電路控制方式的特點是：
?、?在一個開關周期Ts內，每個開關導通時間都略小于Ts/2，而關斷時間略大于Ts/2。
② 同一個半橋中，上、下兩個開關不能同時處于開通狀態，每個開關關斷到另一個開關開通都要經過一定的死區時間。
?、?比較互為對角的兩對開關管Q1、Q4和Q2、Q3的開關函數波形，Q1的波形比Q4的波形超前0~ Ton/2時間，Q2的波形比Q3的波形超前0~ Ton/2時間，因此Q1和Q2為超前橋臂， Q3和Q4為滯后橋臂。
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產品技術
