研究电感分裂式推挽换向软开关技术

　　
　　2．2工作原理
　　
　　其电路可分为如下几个工作过程：
　　
　　（1）t0～t1阶段，即开关管S1导通期间，变压器次级LN2产生下正上负的感应电压，变压器向负载传输能量，此时变压器次级LN2、二极管V2、电感L2和负载形成回路。t1时刻，S1关断，S1两端电压被电容C1箝位不能突变，所以S1是软关断。
　　
　　（2）t1～t2阶段，t1时刻，S1关断，LP2、GB、V6形成初级励磁泄放回路。同时在LN3两端产生上正下负的感应电压，此时二极管V3导通，电感L2、与负载R和变压器次级LN3形成iL2续流回路。t2时刻，S2被驱动。设此时iL2电流未泄放到零，初级V6仍为导通状态，S2两端电压为零，是零电压开通。
　　
　　（3）t2～t3阶段，仍是iL2续流阶段，t3时刻，iL2泄放完毕。
　　
　　（a）t0～t1阶段(b)和t1～t1阶段
　　
　　（4）t3～t4阶段，t3时刻，iL2=0，LP2上电流换向，变压器次级绕组LN1两端产生上正下负的感应电压，二极管V1导通。
　　
　　t4时刻以后，重复上半周工作过程。
　　
　　综合上述过程，可以看出该电路实现软开关的基本原理及特点：
　　
　　（1）在S1、S2都不导通期间（t1～t2,t4～t5），L1（L2）的续流电流耦合到初级，形成V5、V6换向电流，这个电流能维持到S1、S2的驱动脉冲到来，就可以实现零电压开通。
　　
　　（2）分裂的L1、L2电流叠加对负载为连续状态。故L1、L2的综合效果是一直流滤波电感，但单个电感L1或L2的电流在整个周期是不连续的，在S1或S2开通期间呈交流电感性质，所以它和桥臂换向性串联在初级的电感所起的作用一样。
　　
　　3 基本关系式
　　
　　3．1主要关系式
　　
　　依据上述电路的工作过程，得到各换向阶段的等效电路如图2所示。
　　

　　图2主电路的等效拓朴结构

　　
　　（1）t0～t1阶段：变压器传输能量阶段，此时的等效拓朴结构如图2（a）所示。RC图中是变压器初级漏感和次级电感的等效电感，为变压器次级负载折合到初级的等效负载，为变压器次级电容折合到初级的等效电容，则流过等效负载和等效漏感的电流iL2满足方程：
　　
　　电路的初始条件为：iL2（t0）=0UC（t0)=Umin
　　
　　可求得该电路的解为：式中
　　
　　（2）当t1～t3阶段：续流阶段，其等效电路为图2（b）所示。
　　
　　次级回路的状态方程为：（3）
　　
　　边界条件：iL（t2）=ILP，uC（t2）=UOP（ILP为峰值电流，UOP为峰值电压）。若电路是理想的，即，这里假设uC（t）=常数,则求解式（3）得到：（4）
　　
　　iL2的续流时间为：(5)
　　
　　3．2问题及分析
　　
　　（1）由式（5）可以看出，只要△t>(t3－t1)时,电路就可实现零电压软开关技术。
　　
　　（2）由等效电路图2（b）及式（2）可以看出L1（L2）在电路中实质上起到了桥臂换向中的换向交流电感作用，因此它也存在占空比丢失问题[4]。
　　
　　（3）由于L1（L2）的开通电流与续流电流的等效回路参数基本相同，当NLN3=NLN1=NLN2时，极易造成初级S1（S2）电流为锯齿波电流，它加大了开关器件的电流应力。虽然可以通过改变(NLN1/NP)的比值来改变续流时间△t，但不是理想办法。如何构造一个可控的电感L1（L2）是该电路进一步改进的方法。

　　4仿真结果
　　
　　为了检验本文提出的电感分裂式推挽换向软开关电路的工作状况，运用PSPICE电子线路仿真软件进行了仿真。
　　
　　仿真所用电参数为：
　　
　　电感L1=L2=0．1mH，电容C5=C6=0．6μF，负载R=10Ω。
　　
　　图3给出了仿真时开关管的电压、电流及S2的驱动波形。图4给出了开关管的功率损耗波形及输出平均功率波形。