三电平软开关直流变换器典型拓扑剖析

  近年来，人们对电力电子设备的电压等级和功率等级的要求逐渐的进步，三作为适应这一潮流的一种解决方案遭到渐渐的变多的重视。三的体积和分量，高频化是电力电子学一向寻求的方针，伴随着高频化，功率器材的损耗问题成为一个一天比一天杰出的对立，由此软开关技能应运而生，成为下降开关损耗，进步体系功率以及改进EMI问题的一个重要手法。

  三电平零电压软开关便是由此应运而生的一种新式，有用的拓扑，经过选用移相操控技能，使用开关管的结电容与变压器漏感的谐振完成开关管的零电压开关。经过高频变压器漏感储能对功率开关管两头输出电容的充放电使开关管两头电压下降为零，使变换器4个开关管顺次在零电压下导通，在缓冲电容效果下零电压关断，然后有效地下降了电路的开关损耗和开关噪声，减少了器材开关过程中的电磁搅扰，为变换器进步开关频率，进步功率，下降尺度及分量供给了杰出的条件。

  但在实践使用中，三电平零电压软开关（ZVS）变换器存在着几个较难战胜的问题，然后呈现了一系列改进拓扑。为此，本文体系地总结和剖析了现在较为有用和典型的三电平零电压软开关变换器拓扑。

  传统的三电平ZVS软开关直流变换器（three-level zero voltage switching DC/DC converter，简称TL-ZVS DC/DC converter）如图1所示。其拓扑特色[2]是引进大容量飞跨电容Css，变换器作业时其电压稳定在Vin/2，使得超前管、滞后管完成软开关的条件彼此独立，互不搅扰；而且将移相技能与软开关技能结合起来，能很好地下降电路中的损耗，进步功率。因而，很合适高输入电压中大功率场合。

  1）滞后臂在轻载情况下很难完成软开关，使得它不合适使用于负载大规模改变的场合；

  2)环流能量大幅度进步，输入Vin越高，变换器功率越低，因为，Vin越高，零状况时刻越长；在零状况时，原边电流处于天然续流状况，一次侧没有能量传递到输出级，而在变压器，谐振电感和开关管中却存在通态损耗；

  3）因为谐振电感的存在，使得变压器副边有占空比丢掉现象，变压器漏感L1k越大，占空比丢失Dloss越大，Dloss使次级占空比Dsec减小；

  参见图1，为了改进传统的三电平FB-ZVS变换器滞后臂的零电压开关负载规模，一个最直接的办法便是添加变压器的漏感或在变压器原边串接一个电感Lr，以增大谐振电感的储能，使之在轻载下也能轻松完成对滞后臂开关管并联电容的彻底充放电，完成滞后臂开关管的零电压导通。但这样做有以下缺陷。

  1)环流能量进一步添加 设变换器的零电压导通负载规模为IoIomin，Iomin=20％Iomax（Iomax为变换器满载运行时输出电流值）。当变换器以20％负载运行时，滞后臂开关管关断时的电感储能为

  这说明，满载运行时，体系环流能量将是滞后臂开关管零电压导通实践所需能量的25倍。这将直接引发变换器通态损耗大幅度进步。