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分析大功率高频电镀电源的软开关技术

      目前电镀电源应用越来越广,人们对其品质要求也越来越高。随着半导体技术的进步,电镀电源逐渐向高频高效化、大功率化发展,使得电镀电源具有更高的功率密度、快速的响应能力以及更小的体积。但常规PWM变换技术是一种硬开关模式,开关损耗大、器件温度过高等严重制约了开关电源工作频率的提高,已经无法满足要求。软开关技术具有降低电力电子器件开关功耗、提高开关频率、降低电磁干扰、改善器件的工作环境等优点,是近10年来国际电力电子领域研究的热点。因而,采用软开关技术研究大功率高频软开关电镀电源是电镀工艺发展的必然。
  大功率高频电镀电源实际上是一种低压大电流的整流装置。通常采用PWM DC—DC移相全桥变换器拓扑。
  由于PWM DC—DC移相全桥变换器的超前桥臂只能实现ZVS,而滞后桥臂可以实现ZVS和ZCS,可以将PWM DC—DC移相全桥变换器的软开关方式分为两类:
  (1)ZVS方式:零状态工作在恒流模式,超前桥臂和滞后桥臂均实现ZVS,适合于电力MOSFET;

  (2)ZVZCS方式:零状态工作在电流复位模式,超前桥臂实现ZVS,滞后桥臂实现ZCS,适合于IGBT。


  2 ZVSPWM DC-DC移相全桥变换器

  基本ZVS PWM DC—DC移相全桥变换器,用变压器的漏感或原边串联电感和功率管的寄生电容或外接电容来实现零电压开关。它的电路结构如图1所示。它是一种具有优良性能的移相全桥变换器,两个桥臂的开关管均在零电压软开关条件下运行,开关损耗小,而且具有结构简单、电源小型化、高频化的发展趋势。但是移相全桥ZVS变换器存在滞后桥臂ZVS实现比较困难、副边占空比损失和整流桥寄生振荡等问题。针对上述问题,国内外文献提出了各种各样的拓扑电路。