大功率高频软开关逆变器的设计

关键字：大功率

 高频软开关 逆变器 

引言

　　逆变器技术经历了近十年的发展，逐步替代了落后的工频晶闸管整流技术而进入了高
频变换时代。在高频变换技术进程中又走过了它的初级阶段即硬开关

PWM 阶段，于近年进

入了它的第二阶段，即软开关

PWM 阶段。

　　硬开关

PWM 变换器的拓扑结构简单。技术成熟，适合批量生产。其主要芯片如

TL494、UC3525 等都比较稳定可靠，这都是目前逆变焊机硬开关 PWM 功率变换器仍得以
广泛应用的主要原因。

　　所谓硬开关

PWM(脉冲宽度调制)，是指在功率变换过程中电子开关在开通和关断的瞬

间处于大电流或高电压的工作条件，所以它的工件可靠性差、效率低、电磁干扰极为严重。

　　所谓软开关技术，是指在功率变换技术中，就是在主开关器件关断和导通的瞬间，实
现其两端电压或电流为零的技术。也就是术语中常说的

ZVS(零压开关)和 ZCS(零流开关)开

关技术。软开关

PWM 功率变换器技术足相对于硬开关 PWM 技术的一次革命性发展，它确

实在相当程度上改善了电源产品的可靠性、效率、电磁干扰

(EMI)三大基本性能。现在国内同

行开发的大功率开关电源中大部分采用的是硬开关

PWM 控制方式，只有少量采用软开关

PWM ， 其 软 开 关 PWM 大 都 采 用 的 是 移 相 控 制 方 式 ， 采 用 控 制 芯 片 如
UC3875、UC3879、UCC3895 等，采用移相控制技术使功率器件的开关应力减少、开关损耗降
低、从而提高了整机效率。然而、这种软开关亦存在诸多不足和遗憾，如：

    (1)这种中、大功率移相控制软开戈方式实现软开关并不是全范围的；
    (2)由于存在环流，开关管的导通损耗大，轻载时效率较低，特别是在占空比较小时，损
耗更严重；
    (3)输出整流二极管存在寄生振荡；
    (4)为了实现滞后桥臂的 ZVS，必须在电路中串联电感，这就导致占空比丢失降低输出能
力，增大了原边电流定额。

    而且移相控制本身还有一个难以克服的缺点，即死区时间不好调整。当负载较重时，由于
环流大，超前桥臂管上并联的电容放电较快，因此实现零电压导通比较容易，但当负载较
轻时，超前桥臂开关管上并联的电容放电很慢，超前桥臂的开关管必须延时较长时间后导
通才能实现

ZVS 导通。