移相全橋?qū)W習(xí)筆記（二）
工作模態(tài)四：正半周期滯后臂諧振過(guò)程
在T3時(shí)刻將滯后臂下管T4關(guān)斷，在T4關(guān)斷前，C4兩端的電壓為0，所以T4是零電壓關(guān)斷。
由于T4的關(guān)斷，原邊電流ip突然失去通路，但由電感的原理我們知道，原邊電流不允許突變，需要維持原來(lái)的方向，以一定的速率減少。所以，原邊電流ip會(huì)對(duì)C4充電，使C4兩端的電壓慢慢往上升，同時(shí)抽走C3兩端的電荷。
即 ip(t)=I2sinω(t-t3)
vc4(t)=ZpI2sinω(t-t3)
vc3(t)=Vin-ZpI2sinω(t-t3)
其中，I2：t3時(shí)刻，原邊電流下降之后的電流值
Zp：滯后臂的諧振阻抗，Zp= )0.5
ω：滯后臂的諧振角頻率，ω=1/(2Lr*Clag)0.5
可能有人會(huì)感到奇怪，電流怎么出現(xiàn)了正弦函數(shù)關(guān)系呢，沒(méi)錯(cuò)，因?yàn)榇藭r(shí)是原邊的諧振電感Lr與滯后臂的兩個(gè)電容C3,C4諧振，其關(guān)系就是正弦關(guān)系。
為何我上面提到只有原邊的諧振電感Lr參加諧振呢，那么次級(jí)的儲(chǔ)能電感是否有參加諧振呢？下面我們來(lái)分析一下：
由于滯后臂下管T4的關(guān)斷，C4慢慢建立起電壓，而最終等于電源電壓，即UC4=Vin,從圖紙上我們可以看到，UC4其實(shí)就是B點(diǎn)的電壓，C4兩端電壓的上升就是B點(diǎn)電壓由0V慢慢的上升過(guò)程，而此時(shí)A點(diǎn)電壓被鉗位到0V，所以這會(huì)導(dǎo)致UAB<0V，也就是說(shuō)這個(gè)時(shí)候原邊繞組的電壓已經(jīng)開(kāi)始反向。
由于原邊電壓的反向，根據(jù)同名端的關(guān)系，LS1，LS2同時(shí)出現(xiàn)下正上負(fù)的關(guān)系，此時(shí)VD2開(kāi)始導(dǎo)通并流過(guò)電流；而由于LS1與Lf的關(guān)系，流過(guò)LS1與VD1的電流不能馬上減少到0，只能慢慢的減少；而且通過(guò)VD2的電流也只能慢慢的增加，所以出現(xiàn)了VD1與VD2同時(shí)導(dǎo)通的情況，即副邊繞組LS1，LS2同時(shí)出現(xiàn)了短路。
而副邊繞組的短路，導(dǎo)致Lf反射到原邊去的通路被切斷，也就是說(shuō)會(huì)導(dǎo)致原邊參加諧振的電感量由原來(lái)的（Lf*n2+ Lr）迅速減少到只剩Lr，由于Lr比（Lf*n2+ Lr）小很多，所以原邊電流會(huì)迅速減少。
此時(shí)，原邊的UAB=ULr=-Vin，UA=0V, UB= Vin
開(kāi)關(guān)模態(tài)五：諧振結(jié)束，原邊電感向電網(wǎng)饋
當(dāng)C4充電到Vin之后，諧振結(jié)束，就不再有電流流過(guò)C3,C4,轉(zhuǎn)而D3自然導(dǎo)通，原邊電流通過(guò)D2—Lr—D3向電網(wǎng)饋能，其實(shí)能量來(lái)源于儲(chǔ)存在Lr中的能量，此時(shí)原邊電流迅速減少，
ip(t)= Ip4- (t-t4)
其中 Ip4是t4時(shí)刻的原邊電流值
在t5時(shí)刻減少到0。
此時(shí)T3兩端的電壓降為0V，只要在這個(gè)時(shí)間將T3開(kāi)啟，那么T3就達(dá)到了零電壓開(kāi)啟的效果。
在這里有幾個(gè)概念需要介紹下：
死區(qū)時(shí)間：超前臂或滯后臂的上下兩管，開(kāi)通或關(guān)閉的間隔時(shí)間，移相全橋電源每個(gè)周期有4個(gè)死區(qū)時(shí)間。
諧振周期：滯后臂兩個(gè)管子關(guān)斷之后到超前臂兩個(gè)管子開(kāi)通之前，次級(jí)電感通過(guò)匝比反射回來(lái)的電感與諧振電感之和與各自的諧振電容的2個(gè)諧振時(shí)間；還有就是超前臂已經(jīng)開(kāi)通，滯后臂兩個(gè)管子換流之前，諧振電感與各自的諧振電容的2個(gè)諧振時(shí)間。
移相角度：指的是超前臂上管開(kāi)通到滯后臂下管的開(kāi)通的時(shí)間間隔或超前臂下管開(kāi)通到滯后臂上管的開(kāi)通的時(shí)間間隔，再轉(zhuǎn)換成角頻率ω
ω=2∏f=2∏/T.
對(duì)于開(kāi)關(guān)模態(tài)5來(lái)說(shuō)，諧振周期一定要小于死區(qū)時(shí)間，否則就不能達(dá)到滯后臂的ZVS效果了。但此時(shí)的諧振電感是沒(méi)有次級(jí)電感通過(guò)匝比反射回來(lái)的，所以只有諧振電感參與了諧振，在設(shè)計(jì)的時(shí)候小心了，諧振電感一定要足夠大，否則諧振能量不夠的話，原邊電流就會(huì)畸變。
在t5時(shí)刻，UAB=ULr=-Vin，UA=0V, UB= UC1= Vin
開(kāi)關(guān)模態(tài)六：原邊電流從0反向增大
如圖所示，在t5時(shí)刻之前，T3已經(jīng)導(dǎo)通，在t5時(shí)刻原邊電流ip已經(jīng)下降到0，由于沒(méi)有了電流，所以D2，D3自然關(guān)斷。
在t5-t6的時(shí)間內(nèi)，副邊的二極管D1，D2還是同時(shí)導(dǎo)通流過(guò)電流，將副邊繞組短路，阻斷輸出電感反射到初級(jí)的途徑，此時(shí)的負(fù)載電流還是由次級(jí)電感與輸出電容提供；同時(shí)，由于原邊的T2，T3已經(jīng)導(dǎo)通，原邊電流ip流過(guò)T3--Lr--T2,又因?yàn)長(zhǎng)r很小，所以原邊電流ip就會(huì)反向急劇增大。
即 ip(t)= - (t-t5)
在t6時(shí)刻，ip達(dá)到最大，等于副邊的電感電流折算到初級(jí)的電流
即 ip(t6)= - ILf(t6)/n
在這個(gè)開(kāi)關(guān)模態(tài)，原邊電流是不傳遞能量的，但副邊卻存在著一個(gè)劇烈的換流過(guò)程，通過(guò)副邊二極管VD1的電流迅速減少，VD2的電流迅速增大，在t6時(shí)刻，通過(guò)VD1的電流減少到0，通過(guò)VD2的電流等于電感電流ILf。
在t6時(shí)刻之前，原邊的UAB= ULr=-Vin，UA=0V, UB= Vin
達(dá)到t6時(shí)刻之后，移相全橋的正半周期工作結(jié)束；并開(kāi)始負(fù)半周期工作，其工作原理與正半周期相似，下面來(lái)做進(jìn)一步的分析：
開(kāi)關(guān)模態(tài)七：負(fù)半周期功率輸出過(guò)程
此時(shí)T2與T3同時(shí)導(dǎo)通，T1與T4同時(shí)關(guān)斷，原邊電流ip的流向是T3—Lk—Lp—T2,如圖所示。
此時(shí)的輸入電壓幾乎全部降落在圖中的B,A兩點(diǎn)上，即UAB=-Vin, 此時(shí)AB兩點(diǎn)的電感量除了圖上標(biāo)示出的Lp與Lk之外，應(yīng)該還有次級(jí)反射回來(lái)的電感LS`（因?yàn)榇藭r(shí)次級(jí)二極管VD2是導(dǎo)通的），即LS`=n2* Lf,由于是按照匝比平方折算回來(lái)，所以LS`會(huì)比Lk大很多，導(dǎo)致Ip上升緩慢，上升電流△Ip為-△Ip=-【 (Vin-n*Uo)*(t7-t6)/( Lk+ LS`)】
此過(guò)程中，根據(jù)變壓器的同名端關(guān)系，次級(jí)二極管VD2導(dǎo)通，VD1關(guān)斷，變壓器原邊向負(fù)載提供能量，同時(shí)給輸出電感Lf與輸出電容Cf儲(chǔ)能。
此時(shí)， UC1 =UC4=UB =Vin UAB=-Vin UA=0V
開(kāi)關(guān)模態(tài)八：負(fù)半周期超前臂諧振過(guò)程
此時(shí)超前橋臂下管T2在t7時(shí)刻關(guān)斷，但由于電感兩端電流不能突變的特性，變壓器原邊的電流仍然需要維持原來(lái)的方向，故電流被轉(zhuǎn)移到C1與C2中，C2被充電，電壓很快會(huì)上升到輸入電壓Vin，而C1的電荷很快就被抽走，C1兩端電壓很快就下降到0V，即將A點(diǎn)的電位鉗位到Vin。
由于次級(jí)折算過(guò)來(lái)的感量LS`遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于諧振電感的感量Lk，故基本可以認(rèn)為此是的原邊類似一個(gè)恒流源，此時(shí)的ip基本不變，或下降很小。
C2兩端的電壓由下式給出
Vc2=︱-Ip︱*(t8-t7)/(C1+C2)= Ip*(t8-t7)/2 Clead
C1兩端的電壓由下式給出
Vc1= Vin- 【︱-Ip︱*(t8-t7)/2 Clead】
其中Ip是在模態(tài)8流過(guò)原邊電感的電流，在t8時(shí)刻之前，C2上的電壓很快上升到Vin，C1上的電壓很快變成0V，D1開(kāi)始導(dǎo)通。
在t8時(shí)刻之前，C2充滿電，C1放完電，即 VC2= VC4=VA=VB = Vin VC1=VAB= 0V
模態(tài)8的時(shí)間為
△t= t8-t7=2 Clead * Vin/ Ip
注意：此△t時(shí)間要小于死區(qū)時(shí)間，否則將影響ZVS效果。
第4、8種工作模式分別是滯后臂與超前臂的諧振模式，稍后上詳細(xì)的分析過(guò)程
開(kāi)關(guān)模態(tài)九：原邊電流負(fù)半周期鉗位續(xù)流過(guò)程
在t8時(shí)刻二極管D1已經(jīng)完全導(dǎo)通續(xù)流，將超前臂上管T1兩端的電壓鉗位到0V，此時(shí)將T1打開(kāi)，就實(shí)現(xiàn)了超前臂上管T1的ZVS開(kāi)通；但此時(shí)的原邊電流仍然是從D1走，而不是T1。
此時(shí)流過(guò)原邊的電流仍然較大，等與副邊電感Lf的電流折算到原邊的電流即 ip(t)= iLf(t)/n
此時(shí)電流的下降速度跟副邊電感的電感量有關(guān)。
從超前臂T2關(guān)斷到T1打開(kāi)這段時(shí)間td，稱為超前臂死區(qū)時(shí)間，為保證滿足T1的ZVS開(kāi)通條件，就必須讓C1放電到0V，即
td ≥△t= t9-t8=2 Clead * Vin/ Ip
此時(shí)， UC2=UC4=UA=UB =Vin ， UAB=0V
