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相移全橋電路的功率轉(zhuǎn)換效率提升:PSFB電路的基本結(jié)構(gòu)

李濤 ? 來源:喬伊斯e ? 作者:喬伊斯e ? 2023-02-13 09:30 ? 次閱讀

前言

作為Si功率元器件評估篇的第2波,將開始一系列有關(guān)Si功率元器件通過PSFB電路進行“相移全橋電路的功率轉(zhuǎn)換效率提升”的文章。

近年來,對于服務(wù)器和車載充電器等的電源,要求其能夠處理更大功率的需求增加。這類大功率電源中大多采用全橋電路,尤其是相移全橋(Phase Shift Full Bridge,以下稱“PSFB”)電路,因其能夠在超結(jié)MOSFET(以下稱“SJ MOSFET”)和IGBT等開關(guān)元件導(dǎo)通時實現(xiàn)零電壓開關(guān)(Zero Voltage Switching,以下稱“ZVS”)工作,可以減少開關(guān)損耗,故可以處理更大的功率。

伴隨電源的大功率發(fā)展趨勢,提高效率成為很大的課題。通常,即使效率相同,較大功率電源其損耗本身也會較大,因此需要盡可能高的效率。

本系列文章將通過在PSFB電路中使用SJ MOSFET時的電路工作,來說明快速恢復(fù)型SJ MOSFET的必要性。此外,還會對具有不同反向恢復(fù)特性的SJ MOSFET的效率進行比較,并了解在PSFB電路中反向恢復(fù)特性的重要性。

PSFB電路的基本結(jié)構(gòu)

首先來看PSFB電路的基本結(jié)構(gòu)。如果能對這種基本結(jié)構(gòu)有整體印象,將會更容易理解后續(xù)的電路工作相關(guān)的內(nèi)容。

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為了實現(xiàn)PSFB的特點之一“ZVS”,會使用變壓器的漏感作為諧振電感,但是為了擴大ZVS的工作范圍,有時也可以與變壓器串聯(lián)添加電感器。在本文中給出的是使用了串聯(lián)添加電感器LS的電路示例。

接下來請看各開關(guān)的ON/OFF時序圖。在時序圖底部,雙頭箭頭下方的數(shù)字是表示電路工作模式的標(biāo)簽。在后續(xù)的電路工作說明中使用的模式編號與這里的編號一致。

如時序圖所示,當(dāng)Q1和Q2切換ON/OFF狀態(tài)之后,Q3和Q4會切換ON/OFF狀態(tài)(帶有一定的相位滯后)。因此,通常將Q1和Q2的橋臂稱為“超前橋臂”,而將Q3和Q4的橋臂稱為“滯后橋臂”。

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審核編輯:湯梓紅

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