一款高頻輸出不對稱半橋逆變器的誕生

圖2 不對稱半橋逆變器的關鍵波形

軟開關實現條件

不對稱半橋逆變器在死區時間內要有足夠的能量來抽走將要開通的開關管結電容或者外并電容上的電荷，并給另一個剛剛關斷的開關管結電容或者外并電容充電，則諧振濾波器必須設計為感性，即輸出電壓超前于串聯諧振支路的電流。這是實現功率開關管ZVS的必要條件。如果不滿足式(1)，那么就無法實現 ZVS。開關管Q1和Q2之間的死區時間必須足夠長，才能使開關管結電容或者外并電容完全進行充放電。

式中，Lr為諧振濾波器的等效電感，I1為死區時間內的平均電流，Ci()為開關管的結電容或者外接電容。諧振式濾波器分析

不對稱半橋變換器的輸出端vs(t)為準半方波，而輸出電壓波形THD要小于2%，則必須只有采用4階和高于4階的諧振式濾波器才能濾出THD小于 2%的正弦波，同時為了減小濾波器體積，選擇4階諧振式濾波器。諧振式濾波器的作用有：(1)將輸出的準方波進行濾波，隔離直流分量，減小輸出電壓的諧波含量，使波形接近正弦波；(2)在阻性負載的情況下，使得輸出電壓超前于串聯諧振支路的電流，從而實現全橋開關管的ZVS。設計諧振式濾波器的Ls、Cs 的諧振頻率等于開關頻率，Lp、 Cp的諧振頻率高于開關頻率。為了分析方便，將Lp分解為Lp1和Lp2，其中Ls和 Cs在開關頻率處串聯諧振，Lp1和Cp在開關頻率處并聯諧振，等效電路圖如圖4所示。

圖4 串并聯諧振式濾波器等效電路圖

不對稱半橋變換器的輸出端vs(t) 經傅立葉分解得到(2)式。

其中

，

Vin為直流母線電壓，D為開關管Q1的占空比， 為基波角頻率。

不對稱半橋變換器的輸出端vs(t)經諧振濾波器濾波后得基波電壓，即輸出電壓的有效值為：

輸出電壓與輸入電壓之比和開關管Q1的占空比D的關系如圖所示。

圖4 輸出電壓與輸入電壓之比和D的關系

相對于基波來說，諧振濾波器為感性。按傳統的串并聯諧振濾波器設計在基波頻