| 今朝电镀电源使用愈来愈广，人们对其质量要求也愈来愈高。跟着半导体技巧的提高，电镀电源逐步向高频高效化、年夜功率化倒退，使患上电镀电源具备更高的功率密度、疾速的呼应才能和更小的体积。但惯例PWM变换技巧是一种硬开关模式，开关损耗年夜、器件温渡过初等重大制约了开关电源工作频次的进步，曾经无奈餍足要求。软开关技巧具备升高电力电子器件开关功耗、进步开关频次、升高电磁滋扰、改善器件的工作环境等优点，是近10年来国内电力电子畛域钻研的热点。因此，采纳软开关技巧钻研年夜功率高频软开关电镀电源是电镀工艺倒退的必定。 1 年夜功率电镀电源软开关技巧的分类 年夜功率高频电镀电源其实是一种高压年夜电流的整流安装。通常采纳PWM DC―DC移相全桥变换器拓扑。 因为PWM DC―DC移相全桥变换器的超前桥臂只能完成ZVS，而滞后桥臂能够完成ZVS以及ZCS，能够将PWM DC―DC移相全桥变换器的软开关形式分为两类： (1)ZVS形式：零状态工作正在恒流模式，超前桥臂以及滞后桥臂均完成ZVS，适宜于电力MOSFET; (2)ZVZCS形式：零状态工作正在电流复位模式，超前桥臂完成ZVS，滞后桥臂完成ZCS，适宜于IGBT。 2 ZVSPWM DC-DC移相全桥变换器 根本ZVS PWM DC―DC移相全桥变换器，用变压器的漏感或原边串连电感以及功率管的寄生电容或外接电容来完成零电压开关。它的电路构造如图1所示。它是一种具备优异功能的移相全桥变换器，两个桥臂的开关管均正在零电压软开关前提下运转，开关损耗小，并且具备构造简略、电源小型化、高频化的倒退趋向。然而移相全桥ZVS变换器存正在滞后桥臂ZVS完成比拟艰难、副边占空比丧失以及整流桥寄生振荡等成绩。针对上述成绩，外文献提出了各类百般的拓扑电路。
1)完成滞后桥臂ZVS、缩小副边占空比失落 ZVS PWM DC―DC移相全桥变换器的滞后桥臂完成ZVS比拟艰难，特地是滞后桥臂开关管正在轻载下难以完成ZVS，使患上它没有适宜使用于负载年夜范畴变动的场所。为了让滞后臂完成ZVS愈加容易，需求增年夜原边电流。原边电流的增年夜能够靠添加励磁电流(主变压器加气隙，减小励磁电感)，或增年夜漏感(或外加的谐振电感)来完成。但上述办法均会添加占空比的失落。能够发现占空比失落与ZVS软开关前提存正在抵牾，以是谐振电感Lr的巨细需求折中抉择。 为了完成零电压开关的同时又能减小副边占空比失落，可采取下列方法： (1)将移相ZVS变换器中的线性谐振电感改用饱以及电感。如图2(a)所示。饱以及电感的特点是：当脱离饱以及时，体现为一个很年夜的电感;当其进入饱以及状态时，又体现为一个很小的电感。但该电路有余的地方就是饱以及电感以很高的频次正在正负饱以及值之间切换，磁芯损耗会很年夜，温度也会很高。
(2)正在滞后臂添加辅佐电路改善滞后臂开关管的软开关环境，其根本办法是给滞后臂并联一辅佐谐振电路，行使辅佐谐振电路中的电感协助漏感完成滞后臂开关管的零电压开关，使其正在恣意负载以及输出电压范畴内完成零电压开关，而且年夜年夜减小占空比失落。图2(b)添加了一个LC电路，泄电感以及辅佐电路的电感电流同时给并联电容充放电，从而正在较宽的负载范畴内完成滞后桥臂的ZVS。 2)克制整流桥寄生振荡 对于克制整流桥寄生振荡的缓冲电路，外文献提出了各类电路拓扑，上面引见罕用的RC缓冲电路以及自动钳位缓冲电路。 (1)RC缓冲电路。正在图3(a)中，添加一个由Rs以及Cs组成的串连支路辨别并联正在四个整流管的两端。行使二极管上的并联RC支路起钳位作用，而且电容Cs的电荷都开释正在电阻Rs上。因而，这类排汇网络是有损耗的，相称于把整流二极管的关断损耗转移到了RC缓冲电路上，因此无益于进步变换器的效率。 (2)自动钳位缓冲电路。图3(b)是一种自动钳位电路，它由钳位开关管VTs、钳位二极管VDs以及较年夜容量的钳位电容Cs组成。这类缓冲电路也能够将整流桥上的电压钳位正在一个适当的电压值。因为该缓冲电路中不电阻，并且VTs要求是零电压开关，因此不损耗。但它添加了一个开关管，因此也添加了一套管制电路以及驱动电路，也就添加了电路的复杂性。 3 ZVZCS PWM DC-DC移相全桥变换器 行使饱以及电抗器Ls以及隔直电容Cb所完成的零电压、零电流全桥移相PWM软开关变换电路是ZVZCSPWM电路中使用宽泛的一种。如图4所示，C1以及C2辨别为功率开关管VTW1以及VTW2的并联电容，Lk为变压器的泄电感。它简略、高效、容易完成，并且正在很宽的负载变动范畴内都能完成软开关，特地实用于以IGBT作为功率器件的中低电压年夜电流输入的场所。 ZVZCS移移相全桥变换器滞后臂软开关的完成要害正在于使原边电流复位。完成电流复位的办法有不少种，能够思考正在变压器原边或副边加辅佐电路来完成。 全桥ZVZCS移相变换器依照辅佐电路地位分为两类。类变换器的辅佐电路位于主变压器一次侧，经过引入一个阻断电压源，正在续流时期将原边电流复位至零。第二类变换器的辅佐电路位于二次侧，经过引入反向阻断电压源并反射到原边，完成续流时期对原边电流的复位。 1)原边辅佐电路型ZVZCS典型拓扑原边辅佐电路型ZVZCS典型拓扑大抵有如下几种： (1)正在原边串连阻断电容以及饱以及电感。如图4所示。正在原边电压过零时期，将隔直电容上的电压作为反向阻断电压源，使原边电流迅速复位，为滞后臂开关管发明零电流开关前提，并行使饱以及电感正在退饱以及区域阻抗极年夜的特点堵截阻断电容反向电流。此种办法使用宽泛，但也存正在一些有余，饱以及电感的设计以及磁性元件的抉择比拟艰难，饱以及电感工作正在饱以及到没有饱以及的瓜代中，磁芯发烧重大。并且若饱以及电感依照年夜输出电压设计，正在高压输出时，副边占空比失落较为重大。
(2)正在滞后臂开关管支路上串连二极管，以二极管反向阻断特点来阻止电流反向活动。与图4所示原边串连饱以及电感的电路相比，图5所示的电路明显的优点就是不饱以及电感，因此升高功耗，同时占空比失落减小，也有助于开展占空比。然而这类电路也引入了新的成绩，如串连正在滞后臂的二极管正在年夜功率变换器中要流过较年夜电流，其开关虽是ZCS，导通损耗却不成疏忽。
(3)原边串连双向有源开关。正在原边串连双向有源开关来阻止反电动势构成的反向电流。该电路今朝很可贵到实际使用。另外，因为有源器件的存正在，添加了管制复杂性。
2)副边辅佐电路型ZVZCS典型拓扑副边辅佐电路型ZVZCS典型拓扑大抵有如下几种： (1)副边加简略辅佐网络完成滞后臂ZCS的拓扑，如图6所示。该电路行使两只二极管以及一只电容形成的简略辅佐电路完成了滞后臂零电流开关，行使副边排汇电容Cs上的电压作为反电动势作用正在原边，使患上原边环流衰减至0，整流二极管关断，副边排汇电容再也不反射到原边，而是对负载供电。因此环流没有会反向添加。此电路简略，处理了电流复位以及副边整流二极管电压尖峰排汇的成绩，且没有耗费很年夜的能量，效率高，占空比丧失小，因而该电路具备很高的适用代价。但该电路添加了功率开关管的电流应力，超前臂完成软开关变患上艰难(或呈现超前臂硬守旧景象)，Cs值拔取艰难。
(2)行使附加绕组完成滞后臂ZCS的拓扑，提出了一种行使附加绕组的拓扑新思绪，如图7所示。该电路正在能量传输阶段由附加绕组给钳位电容充电，钳位电容正在原边电压降落至低于其上电压时钳住了原边电压，使环流衰减。环流衰减至0后，副边绕组的整流二极管关断，环流没有会反向添加。该电路元件较少，然而也存正在一些成绩。如副边排汇电容不克不及同时用于副边整流二极管电压尖峰的排汇。并且附加绕组添加了变压器的复杂性，间接限度了该拓扑正在年夜功率场所的使用。
(3)副边有源钳位完成滞后臂ZCS的拓扑，如图8所示。正在能量传输时有源开关管VTs导通，电容Cs充电，同时对二极管电压尖峰有钳位作用。超前臂开关管关断后，原边电压降落至低于电容电压，副边有源开关管的反并二极管VDs导通，原边电压被电容钳位。尔后工作进程与副边简略辅佐网络电路相反。
因为应用了有源器件，与图6所示的采纳二极管的电路相比，损耗进一步升高。特地是正在高压年夜功率场所，有源钳位的劣势尤其突出。然而该当留意到，损耗的升高是以管制复杂性添加为价值的。 4 完结语 为了进一步进步年夜功率电镀电源工作频次、效率、减小其体积，本文比照剖析了年夜功率电镀电源ZVS以及ZVZCS PWM DC―DC移相全桥变换器和各类改良电路的工作原理，讨论了它们之间的差别以及各自实用的场所。 经过剖析可知ZVS移相全桥电路存正在轻负载时滞后臂完成ZVS较艰难、占空比失落与软开关前提抵牾、整流管寄生振荡等缺点，并针对各缺点提出了相应的拓扑电路。 ZVZCS移相全桥电路可正在宽负载范畴内完成软开关，但因为其电流复位需求工夫，不容易完成高频，且需求改善滞后臂ZCS前提，本文从变压器原边或副边加辅佐电路两个方面来完成滞后臂ZCS。 |
