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在现代电源设计中,隔离式电源转换的效率和稳定性至关重要。传统的硬开关全桥(HSFB)和相移全桥(PSFB)转换器虽被广泛采用,但在性能上仍有提升空间。本文将介绍一种基于脉宽调制(PWM)控制的全桥转换器改进方案,通过引入零电压开关(ZVS),进一步提高系统效率并消除变压器绕组上的谐振振铃。
硬开关全桥转换器利用两个相位相差180度的输出信号来控制初级侧电桥上的FET对角。该方法虽然能够提供稳定的输出电压,但在死区时间内,由于没有初级侧FET处于导通状态,导致泄漏能量与FET的输出电容发生谐振,产生较大的泄漏尖峰。这不仅增加了电路元件的应力要求,也降低了整体系统的效率。
为了克服上述问题,可以采用一种新型的控制策略,在全桥转换器的每一半使用互补逻辑来控制初级侧FET。在这种配置下,当PWM为高时,高侧FET导通;PWM为低时,低侧FET导通。这一简单的改变允许在死区时间内通过两个低侧FET续流,从而实现了初级侧FET的零电压开关。实验表明,这种方法不仅能显著降低泄漏尖峰和谐振振铃,还能有效减少次级整流器的噪声。
通过对一个经过修改的100W、5V输出硬开关全桥转换器进行测试,结果显示,仅通过引入ZVS逻辑,便能在各种负载条件下显著提高系统效率。此外,相比于传统的HSFB设计,采用ZVS技术的转换器在漏源电压方面表现出更低的振铃现象,减少了对缓冲器的需求,进而提高了整体系统效率。