摘要：提出一種電感分裂式推挽換向軟開(kāi)關(guān)電路，分析該電路的工作原理及實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的條件，仿真結(jié)果表明該電路控制簡(jiǎn)單、性能可靠，特別適用于中、小功率場(chǎng)合。 關(guān)鍵詞：電感分裂式 推挽換向 軟開(kāi)關(guān) 仿真

1 引言

　　推挽電路因控制簡(jiǎn)單、無(wú)直通現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，在中、低電壓輸入變換器中得到廣泛應(yīng)用，但推挽電路中兩個(gè)開(kāi)關(guān)管處于硬開(kāi)關(guān)狀況，隨著開(kāi)關(guān)頻率的增高，開(kāi)通功耗較大[1]。橋臂換向軟開(kāi)關(guān)在橋式變換器（包括半橋變換器）中得到廣泛應(yīng)用，如移相全橋軟開(kāi)關(guān)電路[2]，但橋臂換向軟開(kāi)關(guān)無(wú)法在推挽電路中應(yīng)用，雖然文獻(xiàn)[3],[4]對(duì)推挽軟開(kāi)關(guān)作過(guò)探討，但它只能應(yīng)用于雙管推挽電路，且增加一只開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通損耗，這對(duì)低電壓輸入的推挽電路是不適宜的。

　　針對(duì)這種情況，本文通過(guò)分裂次級(jí)直流濾波電感，再將其等效到初級(jí)實(shí)現(xiàn)推挽電路的零電壓開(kāi)通軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。

2 電路拓樸結(jié)構(gòu)及工作原理

2．1 主電路拓樸結(jié)構(gòu)

　　電感分裂式推挽換向軟開(kāi)關(guān)的主電路結(jié)構(gòu)及其開(kāi)關(guān)管的控制方式如圖1（a）及圖1（b）所示。它與一般的推挽電路不同之處有兩點(diǎn)：一是次級(jí)濾波電感分裂為兩個(gè)（l1=l2=l），二是變壓器次級(jí)給出兩個(gè)去磁繞組ln3、ln4，它與v3、v4、l1、l2一起構(gòu)成去磁回路。

2．2 工作原理

　　其電路可分為如下幾個(gè)工作過(guò)程：

　�。�1）t0～t1階段，即開(kāi)關(guān)管s1導(dǎo)通期間，變壓器次級(jí)ln2產(chǎn)生下正上負(fù)的感應(yīng)電壓，變壓器向負(fù)載傳輸能量，此時(shí)變壓器次級(jí)ln2、二極管v2、電感l(wèi)2和負(fù)載形成回路。t1時(shí)刻，s1關(guān)斷，s1兩端電壓被電容c1箝位不能突變，所以s1是軟關(guān)斷。

　�。�2）t1～t2階段，t1時(shí)刻，s1關(guān)斷，lp2、gb、v6形成初級(jí)勵(lì)磁泄放回路。同時(shí)在ln3兩端產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電壓，此時(shí)二極管v3導(dǎo)通，電感l(wèi)2、與負(fù)載r和變壓器次級(jí)ln3形成il2續(xù)流回路。t2時(shí)刻，s2被驅(qū)動(dòng)。設(shè)此時(shí)il2電流未泄放到零，初級(jí)v6仍為導(dǎo)通狀態(tài)，s2兩端電壓為零，是零電壓開(kāi)通。

　　（3）t2～t3階段，仍是il2續(xù)流階段，t3時(shí)刻，il2泄放完畢。

　�。�4）t3～t4階段，t3時(shí)刻，il2=0，lp2上電流換向，變壓器次級(jí)繞組ln1兩端產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電壓，二極管v1導(dǎo)通。

　　t4時(shí)刻以后，重復(fù)上半周工作過(guò)程。

　　綜合上述過(guò)程，可以看出該電路實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的基本原理及特點(diǎn)：

　�。�1）在s1、s2都不導(dǎo)通期間（t1～t2,t4～t5），l1（l2）的續(xù)流電流耦合到初級(jí)，形成v5、v6換向電流，這個(gè)電流能維持到s1、s2的驅(qū)動(dòng)脈沖到來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通。

　�。�2）分裂的l1、l2電流疊加對(duì)負(fù)載為連續(xù)狀態(tài)。故l1、l2的綜合效果是一直流濾波電感，但單個(gè)電感l(wèi)1或l2的電流在整個(gè)周期是不連續(xù)的，在s1或s2開(kāi)通期間呈交流電感性質(zhì)，所以它和橋臂換向性串聯(lián)在初級(jí)的電感所起的作用一樣。

3 基本關(guān)系式

3．1 主要關(guān)系式

　　依據(jù)上述電路的工作過(guò)程，得到各換向階段的等效電路如圖2所示。

　�。�1）t0～t1階段：變壓器傳輸能量階段，此時(shí)的等效拓樸結(jié)構(gòu)如圖2（a）所示。

　　圖中是變壓器初級(jí)漏感和次級(jí)電感的等效電感，為變壓器次級(jí)負(fù)載折合到初級(jí)的等效負(fù)載，為變壓器次級(jí)電容折合到初級(jí)的等效電容，則流過(guò)等效負(fù)載和等效漏感的電流il2滿足方程：

電路的初始條件為：il2（t0）=0 uc（t0)=umin

可求得該電路的解為：

　　（2）當(dāng)t1～t3階段：續(xù)流階段，其等效電路為圖2（b）所示。

次級(jí)回路的狀態(tài)方程為：

邊界條件：il（t2）=ilp，uc（t2）=uop（ilp為峰值電流，uop為峰值電壓）。若電路是理想的，即，uop=nln3 / np ·ui,這里假設(shè)uc（t）=常數(shù),則求解式（3）得到：