摘要：文中介绍了移相全桥零电压PWM软开关电路组成及工作原理，并从时域上详细分析了软开关的工作过程，阐述了超前臂和滞后臂的谐振过程，最后给出了PWM款开关电路占空比丢失的原因和电路的能量转换方式。

    关键词：移相 软开关 谐振技术

通信开关电源现在正在朝着大功率、小体积、高效率的趋势发展，目前这一领域的研究热点是采用新的软开关电路来降低开关损耗和提高开关频率。近几年来，我国通信开关电源先后经历了PWM硬开关变换器，谐振变换器，零电压准谐振变换器和全桥零电压PWM软开关变换器四个阶段。

1 软开关电路

软开关可分为零电流开关（ZCS）、零电压开关（ZVS）和零电压零电流开关（ZV-ZCS）等三种开关形式，又有软开通和软关断两种。普通PWM变换器以改变驱动信号的脉冲宽度来调节输出电压，且在功率开关管开关期间存在很大损耗，因此，这种硬开关电源的尖峰干扰大，可靠性差，效率低。而移相控制全桥软开关电源则是通过改变两臂对角线上下管驱动电压移相角的大小来调节输出电压，这种方式是让超前臂管栅压领先于滞后臂管栅压一个相位，并在IC控制端对同一桥臂的两个反相驱动电压设置不同的死区时间，同时巧妙地利用变压器漏感和功率管的结电容和寄生电容来完成谐振过程以实现零电压开通，从而错开了功率器件电流与电压同时处于较高值的硬开关状态，并有效克服了感性关断电压尖峰和容性开通时管温过高的缺点，减少了开关损耗与干扰。

这种软开关电路的特点如下：

（1）移相全桥软开关电路可以降低开关损耗，提高电路效率。

（2）由于降低了开通过的du/dt，消除了寄生振荡，从而降低了电源输出的纹波，有利于噪声滤波电路的简化。

（3）当负载较小时，由于谐振能量不足而不能实现零电压开关，因此效率将明显下降。

（4）该软开关电路存在占空比丢失现象，重载时更加严重，为了能达到所要求的最大输出功率，则必须适当降低变化，而这将导致初级电流的增加并加重开关器件的负担。

（5）由于谐振电感与输出整流二极管结电容形成振荡，因此，整流二极管需要承受较高的峰值电压。

2 工作原理

移相全桥零电压PWM软开关的实际电路如图1所示。它由4只开关功率管S1、S2、S3、S4(MOSFET或IGBT)、4只反向并接的高速开关二极管D1、D2、D3、D4以及4只并联电容C1、C2、C3、C4（包括开关功率管输出结电容和外接吸收电容）组成，与硬开关PWM电路相比该电路仅多了一个代表变压器的漏感与独立电感之和的谐振电感Lr。零电压开关的实质，就是在利用谐振过程中对并联电容的充放电来让某一桥臂电压UA或UB快速升到电源电压或者降到零值，从而使同一桥臂即将开通的并接二极管导通，并把该管的端电压箝在0，为ZVS创造条件。电路中的4个开关功率管的开关控制波形如图2所示。

该波形在一个周期内被按时域分成了8个区间，每个区间代表电路工作的一个过程。除死区时间外，电路中总有两个开关同时导通；共有四种组态：S1和S4、S1和S3、S2和S3、S2和S4，周而复始。由图2可知，当S1和S4、S2和S3组合时，即T0-T1、T4-T5时间段为工作电路输出功率状态，而在S1和S3、S2和S4组合时，即T2-T3、T6-T7时间段为电路续流状态；T3-T4、T7-T8时间段内为从续流状态向输出功率转换的谐振过程；T1-T2、T5-T4时间段内为从输出功率状态向续流状态转换的谐振过程，后四个区间称为死区，谐振过程都发生在死区里，死区时间由控制器来设置。

下面具体分析各个区间的工作