移相全橋?qū)W習(xí)筆記（三）
開關(guān)模態(tài)十一：諧振結(jié)束，原邊電感向電網(wǎng)饋能
當(dāng)C3充電到Vin之后，諧振結(jié)束，就不再有電流流過C3,C4,轉(zhuǎn)而D4自然導(dǎo)通，原邊電流通過D4—Lr—D1向電網(wǎng)饋能，其能量來源于儲(chǔ)存在Lr中的能量，此時(shí)原邊電流迅速減少，
ip(t)= -【Ip10- (t-t10)】
其中 Ip10是t10時(shí)刻的原邊電流值
在t11時(shí)刻減少到0。
此時(shí)T4兩端的電壓降為0V，只要在這個(gè)時(shí)間將T4開啟，那么T4就達(dá)到了零電壓開啟的效果。
對于開關(guān)模態(tài)11來說，諧振周期一定要小于死區(qū)時(shí)間，否則就不能達(dá)到滯后臂的ZVS效果了。但此時(shí)的諧振電感是沒有次級(jí)電感通過匝比反射回來的，所以只有諧振電感參與了諧振，在設(shè)計(jì)的時(shí)候小心了，諧振電感一定要足夠大，否則諧振能量不夠的話，原邊電流就會(huì)畸變。
在t11時(shí)刻，UAB=ULr= UC3=UA=Vin，UB=0V
開關(guān)模態(tài)十二：原邊電流從0正向增大
在t11時(shí)刻之前，T4已經(jīng)導(dǎo)通，在t11時(shí)刻原邊電流ip已經(jīng)上升到0，由于沒有了電流，所以D1，D4自然關(guān)斷。
在t11-t12的時(shí)間內(nèi)，副邊的二極管D1，D2還是同時(shí)導(dǎo)通流過電流，將副邊繞組短路，阻斷輸出電感反射到初級(jí)的途徑，此時(shí)的負(fù)載電流還是由次級(jí)電感與輸出電容提供；同時(shí)，由于原邊的T1，T4已經(jīng)導(dǎo)通，原邊電流ip流過T1--Lr—T4,又因?yàn)長r很小，所以原邊電流ip就會(huì)正向急劇增大。
即 ip(t)= - (t-t11)
在t12時(shí)刻，ip達(dá)到最大，等于副邊的電感電流折算到初級(jí)的電流
即 ip(t12)= - ILf(t12)/n
在這個(gè)開關(guān)模態(tài)，原邊電流是不傳遞能量的，但副邊卻存在著一個(gè)劇烈的換流過程，通過副邊二極管VD2的電流迅速減少，VD1的電流迅速增大，在t12時(shí)刻，通過VD2的電流減少到0，通過VD1的電流等于電感電流ILf。
在t12時(shí)刻，原邊的UAB= ULr=UA=UC3=Vin, UB= 0V
至此，一個(gè)完整的移相全橋工作周期分析已經(jīng)完成。
其中有一些地方可能有點(diǎn)小小錯(cuò)誤（歡迎指正），但不影響總體的工作原理分析12個(gè)工作模態(tài)我先用用圖紙的方式呈現(xiàn)出來了，為了便于分析，我省略了次級(jí)繞組的回路分析
12個(gè)工作過程包括：2個(gè)正負(fù)半周期的功率輸出過程，2個(gè)正負(fù)半周期的鉗位續(xù)流過程，4個(gè)諧振過程（包括2個(gè)橋臂的諧振過程與2個(gè)換流過程），2個(gè)原邊電感儲(chǔ)能返回電網(wǎng)過程，最后還有2個(gè)變壓器原邊電流上沖或下沖過零結(jié)束急變過程。這12個(gè)過程就構(gòu)成了移相全橋的一個(gè)完整的工作周期，只要有任何一個(gè)過程發(fā)生偏離或異常，將會(huì)影響到移相全橋的ZVS效果，甚至?xí)䦟?dǎo)致整個(gè)電源不能正常工作。
接下來說說移相全橋存在的問題
問題一：滯后臂較難實(shí)現(xiàn)ZVS
n 原因：
滯后臂諧振的時(shí)候，次級(jí)繞組短路被鉗位，所以副邊電感無法反射到原邊參加諧振，導(dǎo)致諧振的能量只能由諧振電感提供，如果能量不夠，就會(huì)出現(xiàn)無法將滯后臂管子并聯(lián)的諧振電容電壓諧振到0V.
n 解決方法：
①、增大勵(lì)磁電流。但會(huì)增大器件與變壓器損耗。
②、增大諧振電感。但會(huì)造成副邊占空比丟失更嚴(yán)重。
③、增加輔助諧振網(wǎng)絡(luò)。但會(huì)增加成本與體積。
n 問題二：
副邊占空比的丟失
n 原因：
移相全橋的原邊電流存在著一個(gè)劇烈的換流過程，此時(shí)原邊電流不足以提供副邊的負(fù)載電流，因此副邊電感就會(huì)導(dǎo)通另一個(gè)二極管續(xù)流，即副邊處于近似短路狀態(tài)；
Dloss與諧振電感量大小以及負(fù)載RL大小成正比，與輸入電壓大小成反比。
n 解決方法：
①、減少原副邊的匝比。但會(huì)造成次級(jí)整流管的耐壓增大的后果。
②、將諧振電感改為可飽和電感。因?yàn)樵诔跫?jí)換流的過程中，一旦進(jìn)入電感的飽和狀態(tài)，那么流過電感的電流馬上就會(huì)變?yōu)轱柡碗娏鳎皇蔷�性的減少，這就意味著減少了換流時(shí)間，等效于減少了占空比丟失時(shí)間。當(dāng)然我這么解釋看起來有點(diǎn)不好理解，要結(jié)合移相全橋的工作過程來理解，還是可以慢慢去體會(huì)的
將PSFB的磁性器件計(jì)算方法貼出來。
n 輸出儲(chǔ)能電感設(shè)計(jì)：
移相全橋的輸出儲(chǔ)能電感其實(shí)可以看做一個(gè)單純的BUCK電感，由于其正負(fù)半周期各工作一次，所以其工作頻率等于2倍開關(guān)頻率，其計(jì)算公式為：
Lf = Vo *(1-Dmin)/(4*fs* △I)
上式中的Lf是最小電感，實(shí)際取值要大于此值，以保證電流的連續(xù)性，如果需要輸出電壓在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的話，則Vo要取Vo（min),即
Lf = Vo(min) *(1-Dmin)/(4*fs* △I)
上式Dmin是為了便于理解，實(shí)際上移相全橋占空比是不變的，不存在最小占空比的說法：即
Dmin= Vo(min)/(Vin(max)/n-VLf-VD)
n 主變壓器設(shè)計(jì)：
首先計(jì)算出移相全橋的次級(jí)輸出最低電壓：
Vsec(min)=( Vo(max)+VLf+VD)/ Dsec(max)
初次級(jí)的變壓器匝比為:
n=Vin(min) /Vsec(min)
選擇變壓器，使用Ap法：
Ap =Ae*Aw= Po*104 /(4*ƞ*fs*△B*J*Ku*)
接下來計(jì)算變壓器原邊匝數(shù)：
Np= Vin(min)*D(max)/(4*fs*Ae*Bmax)
那么次級(jí)繞組匝數(shù)為：
Ns= Np/n
n 諧振電感設(shè)計(jì)：
附加諧振電感的目的就是為了實(shí)現(xiàn)滯后臂開關(guān)管的ZVS，如前面的分析，滯后臂諧振時(shí)次級(jí)電感不能通過變壓器反射到初級(jí)，為了保證滯后臂的開關(guān)管ZVS，那么諧振電感的能量必須滿足下式：
LrIp2/2=( Vin2*C上管)/2+( Vin2*C下管)/2= Vin2*Clag
即 Lr= 2* Vin2*Clag /Ip2
其中 Lr：諧振電感值
Vin：輸入電壓
Clag：滯后橋臂電容(外加電容與MOSFET結(jié)電容)
Ip：滯后橋臂關(guān)斷時(shí)刻原邊電流大小
計(jì)算還要考慮以下幾點(diǎn)因素：
①、Vin應(yīng)取最高輸入電壓值，保證任意輸入電壓下,滯后橋臂均能實(shí)現(xiàn)ZVS。
②、考慮在輕載Ip1（10%-20%負(fù)載）時(shí)刻，需要滯后橋臂仍然需要工作在ZVS狀態(tài)。
③、輸出電流iLf在某個(gè)值（比如2A）時(shí)刻，輸出儲(chǔ)能電感電流任然連續(xù)或處在臨界點(diǎn)。
也就是說，輸出儲(chǔ)能電感的脈動(dòng)電流等于2倍此值
即 △ iLf = 2 *2A=4A
那么 Ip=(Ip1+ △iLf /2)/n
