中心議題：
- 控制型軟開(kāi)關(guān)PWM 控制策略
- 緩沖型軟開(kāi)關(guān)對稱(chēng)PWM 控制策略
文章根據控制型軟開(kāi)關(guān)半橋DC/DC變換器的定義，總結和歸納了4種控制型軟開(kāi)關(guān)半橋DC/DC變換器的PWM 控制策略和緩沖型軟開(kāi)關(guān)半橋DC/DC變換器對稱(chēng)PWM 控制策略。對上述PWM 控制策略進(jìn)行了深入分析和綜合比較，為選擇具體應用場(chǎng)合提供了依據。
0 引 言
半橋DC/DC變換器結構簡(jiǎn)單，控制方便，非常適用于中小功率場(chǎng)合。硬開(kāi)關(guān)變換器高頻時(shí)開(kāi)關(guān)損耗很大，嚴重影響其效率。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)可降低開(kāi)關(guān)損耗和線(xiàn)路的EMI,提高效率和功率密度，提高開(kāi)關(guān)頻率從而減小變換器體積和重量。傳統半橋變換器有兩種控制方法，一種是對稱(chēng)控制，一種是不對稱(chēng)互補控制。本文主要分析實(shí)現半橋DC/DC變換器軟開(kāi)關(guān)的PWM控制策略。
1 控制型軟開(kāi)關(guān)PWM 控制策略
控制型軟開(kāi)關(guān)半橋DC/DC變換器不增加主電路元器件（可增加電感電容元件以實(shí)現軟開(kāi)關(guān)條件），通過(guò)合理設計控制電路來(lái)實(shí)現軟開(kāi)關(guān)。圖1給出4種控制型軟開(kāi)關(guān)半橋DC/DC變換器的PWM 控制策略。
圖1 控制型軟開(kāi)關(guān)PWM 控制策略
1.1 不對稱(chēng)互補脈沖PWM 控制
開(kāi)關(guān)管的控制脈沖不對稱(chēng)互補，采用此控制策略的傳統不對稱(chēng)半橋變換器已廣泛應用于中小功率場(chǎng)合。其原邊開(kāi)關(guān)管實(shí)現ZVS的方式有2種：負載電流ZVS方式和勵磁電流ZVS方式[1].其優(yōu)點(diǎn)是：兩個(gè)開(kāi)關(guān)管都可實(shí)現ZVS;一些可改善移相全橋變換器滯后臂軟開(kāi)關(guān)條件的措施也可用于不對稱(chēng)半橋變換器；不存在硬開(kāi)關(guān)中的震蕩問(wèn)題；與移相全橋變換器相比，無(wú)循環(huán)能量。其缺點(diǎn)是：開(kāi)關(guān)管電壓應力和開(kāi)關(guān)管軟開(kāi)關(guān)條件不一致，上管較難實(shí)現軟開(kāi)關(guān)；整流管電壓應力不一致，且隨占空比變化，一些應用場(chǎng)合一個(gè)整流管電壓很高，器件較難選擇；輕載時(shí)會(huì )失去軟開(kāi)關(guān)條件；變壓器直流偏磁，負載越重占空比越小，偏磁越嚴重；非常不適用于寬輸入或寬輸出電壓的應用場(chǎng)合。
1.2 移相脈沖PWM 控制
采用此控制策略的半橋也稱(chēng)為雙有源半橋[2,3]。此控制策略與傳統的移相全橋拓撲類(lèi)似，區別在于移相的兩個(gè)橋臂分布在變壓器的原副邊。此拓撲中，變壓器的漏感是中間儲能元件。原副邊半橋各產(chǎn)生一個(gè)占空比為50%的方波，通過(guò)調節輸出兩個(gè)橋之間的移相來(lái)控制變壓器漏感的能量從而調節輸出電壓。此拓撲可實(shí)現全負載范圍的軟開(kāi)關(guān)，同時(shí)輸出又能獲得同步整流。其缺點(diǎn)是：循環(huán)能量非常大，輸出電流紋波大。為了改善輸出電流紋波大的缺點(diǎn)，移相ZVS半橋電路被提出[4].
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1.3 脈沖移位PWM 控制
文獻[5]提出脈沖移位PWM 控制策略。上管下降沿與下管前沿互補，脈寬相同?？蓪?shí)現下管的ZVS開(kāi)通，上管仍然是硬開(kāi)關(guān)。其優(yōu)點(diǎn)是：可減少部分開(kāi)關(guān)損耗；變壓器不存在直流偏磁；整流管電壓應力對稱(chēng)；寬范圍輸入上優(yōu)于不對稱(chēng)半橋。增加輔助電路可實(shí)現上管的ZVS[6].
1.4 不對稱(chēng)脈沖PWM 控制
文獻[7]提出不對稱(chēng)脈沖PWM 控制，其下管下降沿與上管的前沿互補，上管可實(shí)現ZVS.只要設計的占空比較小，無(wú)需其它措施即使工作在較高頻率下開(kāi)關(guān)損耗也很小。變壓器直流偏磁，除占空比端點(diǎn)外，偏磁電流小于不對稱(chēng)半橋。寬范圍適用性?xún)?yōu)于傳統的不對稱(chēng)半橋。低壓大電流的應用場(chǎng)合有一定的優(yōu)勢。
2 緩沖型軟開(kāi)關(guān)對稱(chēng)PWM 控制策略
對稱(chēng)控制半橋變換器磁心雙向磁化，利用率高，且不存在偏磁?？刂品奖?，控制特性線(xiàn)性。功率管上電壓應力低，適用于高輸入電壓場(chǎng)合，但此種半橋變換器較難實(shí)現軟開(kāi)關(guān)，變換器效率難以得到提高。
2.1 對稱(chēng)PWM 控制ZVS半橋變換器
文獻[8]提出一種對稱(chēng)PWM 控制ZVS半橋變換器（見(jiàn)圖2），其與傳統半橋電路相比，對稱(chēng)PWM 控制的ZVS直流變換器增加了一個(gè)由輔助開(kāi)關(guān)管和一個(gè)二極管組成的支路。其主開(kāi)關(guān)管不僅工作在對稱(chēng)狀態(tài)，而且下管和輔助開(kāi)關(guān)管可在全負載范圍內實(shí)現ZVS,上管也能在寬負載范圍內實(shí)現ZVS,引起的附加損耗很小。該變換器器件所受應力小，可靠性高，其更適合采用MOSFET做開(kāi)關(guān)管，較少應用于高電壓、大功率場(chǎng)合。該變換器需要利用諧振電感的儲能來(lái)實(shí)現開(kāi)關(guān)管的ZVS,增大諧振電感能擴大上管ZVS范圍，但會(huì )使占空比丟失嚴重，設計諧振電感時(shí)須權衡考慮實(shí)現上管ZVS和減小占空比丟失[9].
圖2 對稱(chēng)PWM 控制ZVS半橋變換器
2.2 對稱(chēng)PWM 控制ZCS半橋變換器
文獻[10]提出一種對稱(chēng)PWM 控制ZCS半橋變換器（見(jiàn)圖3），在傳統不對稱(chēng)半橋電路變壓器的副邊增加了一條由輔助開(kāi)關(guān)管、諧振電容和諧振電感串聯(lián)構成的輔助支路。其主開(kāi)關(guān)管不僅工作在對稱(chēng)狀態(tài)，而且變換器能在整個(gè)負載范圍內實(shí)現所有開(kāi)關(guān)管的ZCS和所有二極管的ZVS.與對稱(chēng)控制半橋一樣，輔助開(kāi)關(guān)管每半個(gè)周期導通一次，利用諧振電容與變壓器漏感的諧振為全負載范圍所有開(kāi)關(guān)管ZCS及所有二極管ZVS創(chuàng )造了條件，重載時(shí)難以實(shí)現軟開(kāi)關(guān)。
圖3 對稱(chēng)PWM 控制ZCS半橋變換器
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3 結 論
本文明確了控制型軟開(kāi)關(guān)半橋DC/DC變換器的定義，主要總結和歸納了4種控制型軟開(kāi)關(guān)半橋DC/DC變換器的PWM 控制策略和2種緩沖型軟開(kāi)關(guān)半橋DC/DC 變換器的對稱(chēng)PWM 控制策略，對上述PWM 控制策略進(jìn)行了深入分析和綜合比較，為選擇具體應用場(chǎng)合提供了依據。
參考文獻：
[1] 張友軍，阮新波。2種ZVS方式AHB直流變換器比較[J].電力自動(dòng)化設備，2009,29（10）：69-73.
[2] IONel Dan Jitaru.A 3KW switching DC-DC converter[C].New Orleans,LA,USA:Proceedings of IEEEAPEC,2000.86-92.
[3] Zhang J M,Xu D M,Qian Zhaoming.An improved dualactive bridge DC/DC converter[C].Vancouver,Canada:Proceedings of IEEE-PESC,2001.232-236.
[4] Zhang J M,Zhang F,Xie X G,et al.A novel ZVS DC/DC converter for high power applications[C].Dallas,USA:Proceedings of IEEE-APEC,2002.635-640.
[5] Hong Mao,Jaber Abu-Qahouq,Songquan Deng,et al.A new duty-cycle-shifted PWM control scheme for halfbridgeDC-DC converters to achieve zero-voltage-switching[C].Miami,FL,USA:Proceedings of IEEEAPEC,2003（2）：629-634.
[6] Hong Mao,Jaber Abu-Qahouq,Shiguo Luo,et al.Amodified ZVS half-bridge DC-DC converter[C].Anaheim,Cal,USA:Proceedings of IEEE-APEC,2004.1436-1441.
[7] 謝小高，張軍明，蔡擁軍，等。半橋變流器的軟開(kāi)關(guān)控制策略[J].中國電機工程學(xué)報。2006,26（3）：48-52.
[8] Hong Mao,Jaber Abu-Qahouq,Luo Shiguo,et al.Zerovoltage-swiching half-bridge DC-DC converter with modifiedPWM control method[C].IEEE Trans on PE,2004,19（4）：947-958.
[9] 楊海英，謝少軍。對稱(chēng)PWM 控制ZVS半橋變換器研究[J].電工技術(shù)學(xué)報。2006,21（6）：29-34.
[10]秦 嶺，王亞芳，張 航，等。對稱(chēng)控制ZCS-PWM 不對稱(chēng)半橋變換器研究[J].電氣自動(dòng)化。2007,29（5）：39-42.
