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第1章 全桥变换器的基本结构及工作原理1

1.1概述1

1.1.1电力电子技术的发展方向1

1.1.2电力电子变换器的分类与要求1

1.1.3直流变换器的分类与特点2

1.2隔离型Buck类变换器3

1.2.1正激变换器3

1.2.2推挽变换器5

1.2.3半桥变换器7

1.2.4全桥变换器9

1.2.5几种隔离型Buck类变换器的比较10

1.3输出整流电路12

1.3.1半波整流电路12

1.3.2全波整流电路13

1.3.3全桥整流电路14

1.3.4倍流整流电路16

1.4全桥变换器的基本工作原理18

1.4.1全桥变换器的电路拓扑18

1.4.2全桥变换器的控制方式18

1.4.3采用全波整流电路和全桥整流电路的全桥变换器的基本工作原理20

1.4.4采用倍流整流电路的全桥变换器的基本工作原理22

本章小结27

第2章 全桥变换器的PWM软开关技术理论基础29

2.1全桥变换器的PWM控制策略29

2.1.1基本PWM控制策略29

2.1.2开关管导通时间的定义31

2.1.3全桥变换器的PWM控制策略族32

2.2全桥变换器的两类PWM切换方式34

2.2.1斜对角两只开关管同时关断34

2.2.2斜对角两只开关管关断时间错开35

2.3全桥变换器的PWM软开关实现原则38

2.4全桥变换器的两类PWM软开关方式39

本章小结39

第3章 零电压开关PWM全桥变换器41

3.1 ZVS PWM全桥变换器电路拓扑及控制方式41

3.1.1滞后桥臂的控制方式41

3.1.2超前桥臂的控制方式42

3.1.3 ZVS PWM全桥变换器的控制方式43

3.2移相控制ZVS PWM全桥变换器的工作原理44

3.3两个桥臂实现ZVS的差异48

3.3.1实现ZVS的条件48

3.3.2超前桥臂实现ZVS49

3.3.3滞后桥臂实现ZVS49

3.4实现ZVS的策略及副边占空比的丢失49

3.4.1实现ZVS的策略49

3.4.2副边占空比的丢失50

3.5整流二极管的换流情况51

3.5.1全桥整流电路51

3.5.2全波整流电路52

3.6仿真结果与讨论53

本章小结56

第4章 采用辅助电流源网络的移相控制ZVS PWM全桥变换器57

4.1引言57

4.2电流增强原理58

4.3辅助电流源网络59

4.4采用辅助电流源网络的ZVS PWM全桥变换器的工作原理61

4.5滞后桥臂实现零电压开关的条件66

4.6参数设计67

4.6.1辅助电流源网络的参数选择67

4.6.2 Lr、Cr和Ic的确定67

4.6.3设计实例68

4.7副边占空比丢失及死区时间的选取69

4.7.1副边占空比的丢失69

4.7.2滞后桥臂死区时间的选取69

4.7.3与只采用饱和电感方案的比较70

4.8实验结果72

4.9采用其他辅助电流源网络的ZVS PWM全桥变换器74

4.9.1辅助电感电流幅值不可控的辅助电流源网络74

4.9.2辅助电感电流幅值可控的辅助电流源网络76

4.9.3辅助电感电流幅值与原边占空比正相关的辅助电流源网络77

4.9.4辅助电流源幅值自适应变化的辅助电流源网络78

4.9.5谐振电感电流自适应变化的辅助网络83

本章小结84

第5章ZVZCS PWM全桥变换器85

5.1 ZVZCS PWM全桥变换器电路拓扑及控制方式85

5.1.1超前桥臂的控制方式85

5.1.2滞后桥臂的控制方式86

5.1.3电流复位方式87

5.1.4 ZVZCS PW M全桥变换器电路拓扑及控制方式90

5.2 ZVZCS PWM全桥变换器的工作原理91

5.3参数设计94

5.3.1阻断电容电压最大值94

5.3.2实现超前桥臂ZVS的条件95

5.3.3最大副边有效占空比Deffmax95

5.3.4实现滞后桥臂ZCS的条件96

5.3.5滞后桥臂的电压应力96

5.3.6阻断电容的选择96

5.4设计实例96

5.4.1变压器匝比的选择96

5.4.2阻断电容容值的计算97

5.4.3变压器变比和阻断电容容值的校核97

5.4.4超前桥臂开关管并联电容的选择98

5.5实验结果98

本章小结100

第6章 加箝位二极管的零电压开关全桥变换器101

6.1引言101

6.2 ZVS PWM全桥变换器中输出整流二极管电压振荡的原因102

6.3输出整流二极管上电压振荡的抑制方法104

6.3.1 RC缓冲电路104

6.3.2 RCD缓冲电路105

6.3.3有源箝位电路105

6.3.4变压器辅助绕组和二极管箝位电路106

6.3.5原边侧加二极管箝位缓冲电路106

6.4 Tr-Lead型ZVS PWM全桥变换器的工作原理107

6.5 Tr-Lag型ZVS PWM全桥变换器的工作原理112

6.6 Tr-Lead型和Tr-Lag 型 ZVS PWM全桥变换器的比较117

6.6.1箝位二极管的导通次数117

6.6.2开关管的零电压开关实现117

6.6.3零状态时的导通损耗118

6.6.4占空比丢失118

6.6.5隔直电容的影响118

6.7实验结果和分析121

本章小结124

第7章 利用电流互感器使箝位二极管电流快速复位的ZVS PWM全桥变换器127

7.1引言127

7.2加箝位二极管的ZVS PWM全桥变换器轻载时的工作情况128

7.3箝位二极管电流的复位方式135

7.3.1复位电压源135

7.3.2复位电压源的实现136

7.4加电流互感器复位电路的ZVS PWM全桥变换器的工作原理138

7.4.1重载情况138

7.4. 2轻载情况142

7.5电流互感器匝比的选择147

7.5.1箝位二极管的复位时间147

7.5.2输出整流二极管的电压应力148

7.5.3电流互感器匝比148

7.6实验验证148

本章小结152

第8章 倍流整流方式ZVS PWM全桥变换器153

8.1引言153

8.2工作原理154

8.3超前管和滞后管实现ZVS的情况158

8.4参数设计159

8.4.1变压器变比K的确定159

8.4.2滤波电感量的计算160

8.4.3阻断电容的选择162

8.5实验结果163

本章小结166

第9章PWM全桥变换器的主要元件、控制芯片及驱动电路167

9.1引言167

9.2输入滤波电容的选择167

9.3高频变压器的设计169

9.3.1原副边变比169

9.3.2确定原边和副边匝数169

9.3.3确定绕组的导线线径170

9.3.4确定绕组的导线股数170

9.3.5核算窗口面积171

9.4输出滤波电感的设计171

9.4.1输出滤波电感171

9.4.2输出滤波电感的设计172

9.5输出滤波电容的选择173

9.5.1输出滤波电容量173

9.5.2输出滤波电容的耐压值173

9.6 UC3875芯片的使用173

9.6.1工作电源173

9.6.2基准电源174

9.6.3振荡器175

9.6.4锯齿波175

9.6.5误差放大器和软启动175

9.6.6移相控制信号发生电路176

9.6.7过流保护176

9.6.8死区时间设置176

9.6.9输出级177

9.7驱动电路177

9.7.1中小功率PWM全桥变换器中MOSFET和IGBT的驱动电路177

9.7.2大功率PWM全桥变换器中MOSFET和IGBT的驱动电路179

本章小结183

第10章54V/10A通信电源设计实例185

10.1主电路结构185

10.2控制电路和保护电路187

10.3驱动电路190

10.4电流检测电路191

10.5参数选择192

10.5.1输入滤波电容192

10.5.2高频变压器192

10.5.3谐振电感194

10.5.4输出滤波电感196

10.5.5输出滤波电容197

10.5.6主功率管的选择197

10.5.7输出整流二极管的选择198

10.6实验结果和讨论198

本章小结201

附录CDR ZVS PWM全桥变换器工作在DCM时ILfmin_DCM、 ILfmax_DCM和IG的推导203

参考文献207