请教sometimes大师“电流模式控制倍流整流器ZVS PWM全桥DC-DC变换器的偏磁问题”

今天偶然看到sometimes大师的一片博文，http://blog.dianyuan.com/article/649，文中提到了“采用倍流整流在大电流输出的变换器中也有应用,倍流可以减小整流二极管电压应力,和滤波电容的纹波电流.但是可惜两个滤波电感直流电阻的差异会导致电流不均的问题,从理论上来讲,如果采用电流型控制,有带来变压器偏磁的危险,很多IEEE的文献分析了这个问题,可惜并无提出良好的解决方案.”，小弟不解的是既然采用了峰值电流模式控制，那么防止变压器磁芯饱和方面、能够很简单的提供逐脉冲限流控制以及保证倍流整流器副边电感电流的平衡方面，它都有着电压模式控制无法比拟的优点。为什么会有偏磁只说呢？

sometimes大师是否是笔误呢？

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zcyzvs

LV.3

2012-12-21 11:50

电源网发个帖子不容易啊，还的审核半天，狂郁闷，不利于技术的即使交流啊。

dxsmail

2012-12-21 16:15

@zcyzvs

电源网发个帖子不容易啊，还的审核半天，狂郁闷，不利于技术的即使交流啊。

逛久了就不会了。。。。怕那些发广告的。。。。呵。。。

zhc7302

LV.9

2012-12-21 16:29

@zcyzvs

电源网发个帖子不容易啊，还的审核半天，狂郁闷，不利于技术的即使交流啊。

新人要审核一下的，怕注册了就上来发广告的

sometimes

2012-12-21 16:40

不是笔误,理论分析,你去找找IEEE的文章,有详细的论述的.

我简单描述一下,峰值电流控制的是初级变压器的电流正负峰值相同.但是倍流的次级有个特殊的回路,就是有两个电感和次级绕组构成. 也就是一个纯感性器件构成的回路.那么根据基尔霍芬定理,你可以发现,次级两个电感如果ESR不同的话,电流会不同.

这就导致变压器次级绕组的电流,正负不相等.也就是平均电流不是零.

而由于峰值电流控制会把变压器初级的正负电流强行纠正到相等.也就是说,初级的平均电流基本是零.

既然变压器初级平均电流是零,次级不是零.那么这个偏差肯定是由励磁电流来补足.

这就是偏磁...

当然以上文字描述,有点抽象,如果你熟悉变压器工作原理的话,可能会明白,不然建议你去google上搜索文章来看.

不明白可以继续讨论.

电源网-源源

LV.10

2012-12-21 16:41

@sometimes

不是笔误,理论分析,你去找找IEEE的文章,有详细的论述的.我简单描述一下,峰值电流控制的是初级变压器的电流正负峰值相同.但是倍流的次级有个特殊的回路,就是有两个电感和次级绕组构成.也就是一个纯感性器件构成的回路.那么根据基尔霍芬定理,你可以发现,次级两个电感如果ESR不同的话,电流会不同.这就导致变压器次级绕组的电流,正负不相等.也就是平均电流不是零.而由于峰值电流控制会把变压器初级的正负电流强行纠正到相等.也就是说,初级的平均电流基本是零.既然变压器初级平均电流是零,次级不是零.那么这个偏差肯定是由励磁电流来补足.这就是偏磁...当然以上文字描述,有点抽象,如果你熟悉变压器工作原理的话,可能会明白,不然建议你去google上搜索文章来看.不明白可以继续讨论.

好严谨的态度喜欢讨论哈哈哈哈

电源网-娜娜姐

LV.10

2012-12-21 17:48

@sometimes

这么多字的回答好认真~~！！

junestar520

LV.9

2012-12-21 18:03

@电源网-源源

[图片]好严谨的态度喜欢讨论哈哈哈哈

zcyzvs

LV.3

2012-12-21 19:46

@sometimes

_{感谢sometimes的回复，我有恍然大悟的感觉，感谢！}

_{我做大功率全桥软开关电源一直以来采用的都是峰值电流模式控制，效果很好，以前在TI的官方网站上看到了一篇论述《电流模式控制倍流整流器ZVS PWM全桥DC-DC变换器的研究》文章，文章中论述了倍流整流的种种好处，当然最诱人的好处是以下的三点：}

_{(1). 超前臂开关管和滞后臂开关管的ZVS都利用了次级输出滤波电感的能量来实现，因此串联在原边的电感值可以大大减小（甚至可以不需要串联电感，只用变压器的原边漏感）。}

_{(2). 软开关实现时能量由副边电感和原边电感共同提供，因此可以在较宽的负载范围内实现ZVS。}

_{(3). 超前臂开关管和滞后臂开关管实现软开关ZVS的条件没有基本型电路苛刻，并且由于副边电感的影响，它们之间的软开关实现条件的差异较之基本型电路大大减小。}

_{因为我有个100A输出电源，低压的，一直想玩一下倍流整流，但是一直担心倍流整流的隐患，因为我觉得如果说倍流整流这么好，这么牛逼的解决了滞后壁的ZVS范围，那么那些大厂的通信电源，大电流输出的，120A，100A，80A的，我没有发现一个是用倍流整流做的，我想肯定还是有问题存在的。}

下面附上那篇文章。

zcyzvs

LV.3

2012-12-21 19:47

@zcyzvs

感谢sometimes的回复，我有恍然大悟的感觉，感谢！我做大功率全桥软开关电源一直以来采用的都是峰值电流模式控制，效果很好，以前在TI的官方网站上看到了一篇论述《电流模式控制倍流整流器ZVSPWM全桥DC-DC变换器的研究》文章，文章中论述了倍流整流的种种好处，当然最诱人的好处是以下的三点：(1).超前臂开关管和滞后臂开关管的ZVS都利用了次级输出滤波电感的能量来实现，因此串联在原边的电感值可以大大减小（甚至可以不需要串联电感，只用变压器的原边漏感）。(2).软开关实现时能量由副边电感和原边电感共同提供，因此可以在较宽的负载范围内实现ZVS。(3).超前臂开关管和滞后臂开关管实现软开关ZVS的条件没有基本型电路苛刻，并且由于副边电感的影响，它们之间的软开关实现条件的差异较之基本型电路大大减小。因为我有个100A输出电源，低压的，一直想玩一下倍流整流，但是一直担心倍流整流的隐患，因为我觉得如果说倍流整流这么好，这么牛逼的解决了滞后壁的ZVS范围，那么那些大厂的通信电源，大电流输出的，120A，100A，80A的，我没有发现一个是用倍流整流做的，我想肯定还是有问题存在的。下面附上那篇文章。

文章如下

sometimes

2012-12-24 12:24

@zcyzvs

倍流整流的确,在实现ZVS上面有这么一点点的优势,而且优势绝对没有上面所说的那么多.

至于用不用倍流,还是技术传承的问题,还是有厂家在大电流的产品中采用的倍流整流.

他们之所以用倍流,最关键的是变压器的绕组比全波整流更简单,作为大电流大功率的变压器,这种更容易设计.其次,滤波电感分成两个,容易实现扁平化设计.

当然在磁集成的应用里,倍流就是一个主流电路.

zcyzvs

LV.3

2012-12-30 10:12

@sometimes

倍流整流的确,在实现ZVS上面有这么一点点的优势,而且优势绝对没有上面所说的那么多.至于用不用倍流,还是技术传承的问题,还是有厂家在大电流的产品中采用的倍流整流.他们之所以用倍流,最关键的是变压器的绕组比全波整流更简单,作为大电流大功率的变压器,这种更容易设计.其次,滤波电感分成两个,容易实现扁平化设计.当然在磁集成的应用里,倍流就是一个主流电路.

感谢！

备流整流可以实现输出二极管的自然换流，避免了反向恢复引起的电压震荡和剑锋，不过为了使输出滤波电感的电流能够反射到变压器的原变，原变电流在0状态时必须快速的下降，而这只能依靠开关管的通态压降来实现，而开关的通态压降很小，这就要求变压器的漏感很小，（电流要快速下降），这其实又增加了变压器的制造工艺，因此为了解决这个问题，需要在变压器原变串一只阻断电容，利用电容的电压迫使电流在0时快速下降，因此基于这个原因，那么备流整流就不能用峰值电流模式控制了，也就牺牲了峰值电流模式控制的种种巨大优势。

另外在备流整流电路中，滞后管的ZVS是利用输出滤波电感在电流最小（负值）的存储的能量在实现ZVS，轻载的时候ZVS效果好，那么负载越重，滞后管越难实现ZVS，这普通的ZVS全桥相反了，那么如果设计不合理，将会导致在重载的时候，滞后管无法ZVS，这个应该是灾难性的问题吧，那么是否可以再原变也串联一个谐振电感来克服重载滞后管无法ZVS的问题呢？（因为有阻断电容的加入，理论上可以穿谐振电感的，电流下降的速度不受谐振电感的影响)

所以我觉得备流整流只是浮云，真正高可靠的ZVS全桥电源应该是混合模式控制的，即轻载工作在PWM模式下，解决轻载体二极管反向恢复带来的直通隐患，解决空载换流损耗，降低轻载的开关损耗,重载工作在移相模式。

junestar520

LV.9

2012-12-30 10:25

@zcyzvs

感谢！备流整流可以实现输出二极管的自然换流，避免了反向恢复引起的电压震荡和剑锋，不过为了使输出滤波电感的电流能够反射到变压器的原变，原变电流在0状态时必须快速的下降，而这只能依靠开关管的通态压降来实现，而开关的通态压降很小，这就要求变压器的漏感很小，（电流要快速下降），这其实又增加了变压器的制造工艺，因此为了解决这个问题，需要在变压器原变串一只阻断电容，利用电容的电压迫使电流在0时快速下降，因此基于这个原因，那么备流整流就不能用峰值电流模式控制了，也就牺牲了峰值电流模式控制的种种巨大优势。另外在备流整流电路中，滞后管的ZVS是利用输出滤波电感在电流最小（负值）的存储的能量在实现ZVS，轻载的时候ZVS效果好，那么负载越重，滞后管越难实现ZVS，这普通的ZVS全桥相反了，那么如果设计不合理，将会导致在重载的时候，滞后管无法ZVS，这个应该是灾难性的问题吧，那么是否可以再原变也串联一个谐振电感来克服重载滞后管无法ZVS的问题呢？（因为有阻断电容的加入，理论上可以穿谐振电感的，电流下降的速度不受谐振电感的影响) 所以我觉得备流整流只是浮云，真正高可靠的ZVS全桥电源应该是混合模式控制的，即轻载工作在PWM模式下，解决轻载体二极管反向恢复带来的直通隐患，解决空载换流损耗，降低轻载的开关损耗,重载工作在移相模式。