50A/220V全负载范围软开关电站操作电源功率模块设计探讨

⑴问题
①较大负载范围内（滞后臂）的ZVS条件（前已提及）。
②占空比损失

产生于电流+/-过渡时刻，原边电压不能到达副边，V2=0。而且，漏感Lr越大，占空比丢失越严重；输入电压越低，占空比丢失也越严重。如果为使输出电压保持不变而改变原副边匝比，则原边电流增加，开关管电流峰值增加，通态损耗加大。同时，使副边整流管电压应力增加。
③环流降低效率，本结构特有，但可减小。

⑵可以采取的解决方案
①增大谐振电感或采用饱和电感

(a) 增大谐振电感。在一定负载范围内实现ZVS，考虑和副边寄生电容的震荡，谐振电感值不能太大，它的引入导致副边占空比丢失加剧，尤其是输入电压最低，负载最大时，占空比丢失最厉害。
(b)采用饱和电感。不仅可以改善滞后臂的ZVS条件、减少部分占空比的丢失，而且，能使输出二极管寄生电容的振荡大大减小，减小能量循环。但是饱和电感磁芯上有损耗问题。

②利用激磁电感

谐振电感Lr一定,则需要一个最小I2电流来保证谐振电感Lr中有足够能量[见式（3）]可实现ZVS。因此，可增加激磁电流Im来实现ZVS。使用这种方法使原边电流增加了，从而会提高导通损耗和变压器损耗。并且当轻载时，会使变换器效率变得很低。

③利用输出电感能量获得宽ZVS范围

滞后臂ZVS更困难的原因在于：滞后臂换流期间，输出滤波电感未参与谐振。

采用磁放大器方式实现ZVS的拓扑如图9所示。此种方法下是通过调节副边磁放大器开关时间而不是原边相移来控制电压输出，减小了副边寄生振荡。

采用这种控制方式，原边为开环控制，固定相移，同时激磁电感被利用来实现轻载下的软开关。缺点是饱和电感中有磁损。

(a) (b)

图9 利用输出电感及磁放大器获得宽ZVS范围

④辅助网络