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1、一种新颖的副边控制型DC/DC半桥变换器杜少武 丁莉 合肥工业大学摘要：提出一种新颖的副边控制型DC/DC半桥变换器。该变换器从空载到满载均能实现软开关，其中原边开关管实现ZVS，副边开关管实现ZCS。变换器优越的输出波形减小了输出滤波器的体积。分析了该变换器的工作原理和工作特性，并通过一个100 W（输出12 V/8.4 A）的原理样机进行了验证，最后给出了实验结果。关键词：副边控制 零电压 零电流 DC/DC变换器A Novel Half-bridge DC/DC Converter Using Secondary-side ControlDu Shaowu Ding LiAbstract
2、: A novel half-bridge DC/DC converter using secondary-side control is proposed. It achieves ZVS for the primary side switches and ZCS for the secondary side switches. The filter requirements are significantly reduced for the superior filter waveforms. The principle and characteristics of the propose
3、d converter is analyzed, and verified on a 100W (12 V/8.4 A output) experimental prototype, and experimental results are presented.Keywords: secondary-side control ZVS ZCS DC/DC converter叨1 隔 引安言冰移相饱控制份全桥西DC通/D尝C变猛化器茅已成宅为中良大功险率D孤C/令DC捆变换智器的拆较理棵想的长实现岸方式短之一四。薪它不聚用附朗加谐意振元闲件，李只是唇利用袍变压刻器的剥漏感莫和开愉关管道（M踪OS吼
4、FE起T）啄的结瓣电容月就可踏以实脱现开昨关管式的零怀电压凡开关贺，拓灰扑及制控制禁均简醉单，释能恒桑频运访行。屡但移页相Z阅VS毫全桥愉变换剥器在疤轻载据时难书以实扇现滞治后桥裕臂的帮ZV涛S开唱关；壮另外米在零竟状态楚时，升原边工有较豪大的讨环流垒，这剂就增痕大了霉导通密损耗床。为够实现击轻载由时的隶ZV饭S，咱需要祥有足姑够大谜的原拴边电蒜流。生这样墨就有家两种真方式绢增大接原边渐电流狭：增遥大负瓶载电夏流分飞量或殿增大务激磁战电流坡分量喘。传左统的钥方式忘是增逆大负铁载电益流分衔量，男在原代边串炼联大决电感任，这眠种方艇法虽期然可祸以增超大实轨现Z削VS伸的负叠载范胶围，签却造卫成重咱
5、载时岸副边舞电压草的占驴空比旨丢失樱，需枯增大竞变压余器变串比才洁能保奸证输般出同芽样的线电压愿，这看样就驱导致捏原边骑电流覆和导吼通损盐耗的仇增加茂。若且将大乌电感锻改为慰饱和甘电感拍，虽叉然减咱小的先占空渴比的业丢失部，但族却是废以增主大通嫩态损网耗为魂代价备的集。场激磁赞电流炉与负铸载无嘱关，迁可以烂利用矛它来住实现舅即使加是空迅载时怨的Z量VS工。然赶而激逗磁电怒流的傻增加邀使得冻导通疾损耗差也随没之增鸟加，半这是蔑因为甜在变注换器考处于萍零状功态时录，激营磁电匪流以蛇峰值掀形成执环流些，增袜大的毕变压模器和榆开关码管电揉流的节有效察值。状若能辉减小横或消摔除环进流时偷间，棉损耗桂会大
6、菠大减掠小。丘本文鼻提出驳一种循副边剥控制瓦的方共案，苏原边催不用佛实现胡PW右M控最制，姿故原鬼边可绿采用钻不可绳控半幕桥，英使得运激磁迫电流不在增性大的竟同时贪消除赵环流吵时间蝇，减瞎少损控耗。因并且唐该变待换器约较为舱理想孕的输删出电粱压波欺形也导减小院了输则出滤匆波器具的体义积。弯2酒罗工作微原理险图1颤为一川种新酒颖的银副边投控制旦型D经C/出DC燕半桥秆变换有器的欢主电弓路拓骨扑。纪C浇i1沾，C游i2焦为分却压电拦容，量容量扎相等说。S糖1焰，S太2葱为原榆边开若关管恢，C虾1继，C优2状，D烈1云，D糕2斧 为傲S答1艇，S望2披的体土二极叙管和杰结电椒容。叼 S旋3逮，S宫4
7、垦为副别边开圈关管狂。D哨r1难D械r4蚊为副粮边整员流二膏极管唱，L救f夺为输蛇出滤尚波电肝容，快C肚f仰为输欣出滤知波电界容。牛中心功抽头拿变压块器内娱部绕驼组变蝇比为历n喇1仁，外豆部绕称组为朋n怨2误（这辞里变启比均当值副颈边绕羊组比究原边墓绕组销）。题变压花器的产激磁援电感晚为皮L派m喷，变葬压器仿漏感疲为把L奥r贴，且劈L愧m岸且L室r悲。妖图盟1孟寸 主本电路捆结构祖在籍分析配工作竿原理翠之前陆，先南作出姜如下逃假设逮：燃1）港除了婆考虑涉S裁1蜓，S已2粮的体坐二极敌管和撤结电奋容之寇外，忠所有兆的开奋关管昨和二当极管雅均为肥理想选元件都；俯2）件C轨i1陷=叮C屡i2笑，容区
8、量相正等且验足够绣大，胞均分猫输入滤电压悟；新3）锋C稻1托= 巧C渴2欲 =册泡C纤r衰4）以滤波钩电感温L套f银足够吹大，熄滤波盘电容尘C泛f绑足够兵大。蜻图2演为该济变换蔑器的嚷工作夫波形姻。原岭边开柴关工店作在鹿恒定朴的开漂关频碑率下俗，在灰一个苹周期兰内，被两个景开关签图葡2 刑该工作秩波形死各导退通1译8桑0笼芳（实斧际工忠作时祖需加腿入一腊定的机死区踏时间察，以要防止藏上下廊桥臂凑直通巴）。层变换搂器的光一个压开关拌周期神包括稻12尊个工缝作阶解段：编1）狱阶段冷1版0最t枪0刻替。足S估1锦，渠S绣3东导通缺，原锋边向触负载蒜传送荒能量直。原愧边电拼流经堵S金1银、谐减振电驼感
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10、下仍然惧能反痛射到式原边绪，即起L廊f捎仍能办参与尼谐振估。而雷传统疮移相细全桥乱中，畏在超涨前臂伪关断廉，滞啦后臂俱刚刚诉开始蚁转换勿时反敬射的馒负载种电流纳就开侨始下轨降。叹这对势于原赏边开腰关实种现Z雪VS堤也有风一定画的辅博助作欢用。姜t圆1渴时刻晃，变驳压器编的激墙磁电组流增唉大到铺峰值欺i唱pm签(m设ax贷)草。桌这样兆反射市回原画边的漆负载句电流扇i撕pl蓝、变刘压器刮的激雨磁电接流甲i歪pm慢、原唤边总原电流筐i掌p鲜表达粉式同撤阶段互1。湿在足t尝1黑时刻互原边问总电薪流但i渡p朋为洽对电欲容C桃1梅有：会该阶裹段持谱续时妙间：盲3）磨阶段树3盯t物1谷身t拥2骡。岁t愿1
11、睡时刻世原边赚电压痒减小浊到零探，帐i佩p活继续当对对肚C芹1碑充电扭，C标2艰放电阶。租V虚AB满的极糖性自劝零变烈为负斥，变澡压器扛副边酸绕组迷电势欲反相把，整露流二演极管亦D春r2纤开始扇导通红，以部至两端个整伪流二希极管抚同时泛导通何，变选压器稿副边莫短路伤。这韵样变翻压器钩副边拆绕组锯电压择为零昆，原北边绕康组电朽压也的为零鸦，魂V疤AB核直接艇加在炊谐振绳电感宇L拼r贫上。肯因此届在这控段时端间里格实际芹上是板谐振成电感拨L坑r固和索C插1分，纹C今2炒在谐辆振工制作，锦使栗C已1爹充电取，输C惜2科放电误。这孤个时索间段铲里，抽有：劳初始劫条件袜：,允解微守分方差程并兆代入困初始
12、哥条件杜可得条原边到电流萌i搬p冤和电横容捕C辩3违，搅C指4拆的电研压分物别为随其中渗。词当在朗t飞2镇时刻迫，当小C胁1红，爸C迫2喊完成雀充、仰放电籍过程老，即乘当独C互2睁电压倡谐振兆下降见到零贞、克C猛1睬电压个上升令到遭V捆in轻，迎D如2齿自然腾导通幕（为回S沈2扶零电报压导愁通作曲准备驱），虾结束睛这一吵阶段河，阶激段3四 的华持续辣时间忧为：蚁4）妄阶段奸4罚t扩2芽出t什3乔。米在脆t五2过时刻知，帆D远2坊自然可导通柿，将着的电贵压钳坏位在搜零位复，若寸此时悬开通梨S安2仗，则界S贷2兴为零酱电压商开通恰。S葛3庆驱动亲信号佛和篮S龟4松驱动站信号亮之间洗的死颠区时镰间呆
13、t咏d禽哈t垦02唱：忍虽然娃S苏2州此时疑已开蛇通，恭但不产并流彩过电封流。辱谐振认电感裕L愤r磨的储昨能回攻馈给叉输入漂电源枝。由昼于副毫边两配个二初极管度同时晋导通钟，因且此变勿压器顶副边纺绕组结电压碗为零钻，原朵边绕颂组电潮压也层为零访，这度样电浇源电幕压的参一半液加在气变压懂器漏沃感两烂端，伞原边麻电流与线性凤下降亲，原炎边电管流为范 到递t葡3俭时刻雷，原毙边电暖流从额I稍p款(林t烦2香)下史降到各零，莲二极阳管纳D梯2传自然添关断草，S悬2币中将白流过掀电流堆，阶着段4稼 的洲时间坦为想5）叛阶段避5敞t隆3伤兆t钞4叮。洪在初t镜3挣时刻学，原擦边电右流桑i荡p协由正坡值过苏
14、零，痰并且烟向负母方向嚼增加蚕，此原时S老2纪为原翁边电恨流提续供通辆路。屋由于痰原边恩电流净i帅p肠仍不吉足以绣提供丝负载订电流伴，负破载电筝流仍四由两酬个整覆流管欲共同姥提供颠回路谨，因族此原闪边绕屠组电机压仍斧为零鉴，加友在谐弃振电隔感两圆端电达压是最V催in悲/2测，原冷边电赞流反跌向增杆加。孤原边内电流未为丰在螺t宋4验时刻牙，电扩流完存全转纤换到锐D练r3霉支路袋，副误边完川成换耍相，欲流过汇副边虾开关倒管S拦3闹的电集流下糠降到肯零。傻半个价开关秩周期冒结束焦，开姿始下删半个雾开关疤周期舞。阶终段5光 的水时间孩为仪6）畜阶段匪6刘t板4俊搂t烧6喊。工原边队向负违载传再送能拜量
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16、询详述扑。麻3 扛 变矩换器单特性醉分析房3.窗1 飞 软愁开关树的实角现劝图3感为传悦统的今移相饺全桥牙变换扩器以撑及喉新颖跟的副嘉边控虏制型纽DC虽/D拉C半贯桥变叶换器由的变蔬压器粮原边便的电馋压和雄电流葱波形勇，其蓄中电僚流波民形包筝括激羽磁电迎流分轮量，仪和负感载电裤流分撑量。厕由工么作原抵理的咏分析诉可知深，激宫磁电再流有松助于暗原边眯开关饿管Z斧VS优的实抱现，春新颖晚的副萄边控赤制型谨DC筐/D寸C半丑桥变慌换器狗没有详零状械态，厕激磁千电流吵的增芹加不女会增召大导距通损顾耗。沫激磁庭电流涨只决速定于铲输入猛电压哨，与森负载笑无关副，因押此可洒以实勉现从神轻载闲到重桌载较担宽范矮围内踢的Z浴VS漫。龟（a码）传老统的任移相昂全桥晌变换肯器笼（b卧）新勇颖的拔副边谣控制野型敲DC步/D沸C半闹桥变呜换器雷图育3
