功率环节ir
4.3.3 仿真分析
R
5 R
6 R
7 R
8 R 1
C 1
4 32
IC3
IC4
If
9 R
10 R
11 R
12 R
2 C C3
4 C
图4.5 平均电流模式控制的具体实现电路图
Fig4.5 The specific circuit of implementing average current-mode control
4.3.3 仿真分析
按照上章中给出的方法计算出变换器输出功率Po 72W时，输入电感、变压 器漏感以及隔直电容仿真所用的参数如下:
输入电感：Ldc 100H；
变压器漏感：Ls 8H；
隔直电容：Ct1 13.2F，Ct2 4.4F。
仿真电路所用的其它主要参数如下:
主功率开关管S ～1 S :4 RDS 0080. ； 输入的直流电压:Vin 12VDC；
输出的直流电压:Vo 288VDC； 变压器的匝比:
112； 开关频率:
f 20 k
Hz。（
1）
双向半桥零电压（ZVS）DC-DC 变换器正向工作时的主要波形。双向半桥零电压（ZVS）DC-DC 变换器正向工作时，控制电路采用电压模式 控制。先分析开关管软开关实现波形、变压器的原、副边的电压波形以及变压器 漏感的电流和输入电感的电流波形。同时把变换器的满载和轻载的波形做比较，
得出了该双向半桥零电压（ZVS）变换器 DC-DC 在轻载时也能实现开关管的零电 压导通。
图 4.6 和图 4.7 为正向工作模式下，输出电压为 288V、输出功率满载Po 72W 和轻载Po 40W 时，变压器漏感L 两边电压s V 与r1 V 的波形。从图中可以看出，r2
电压V 与r1 N (N 为变压器的变比)大小几乎相等，而它们的相位相差一个角度Vr2
（ =0.21 ,满载时）。
1
Vr
2
V r
1
Vr
1
V r
图 4.6 满载时的Vr1和V r2的波形 图 4.7 轻载时的Vr1和V r2的波形 Fig4.6 Waveforms of Vr1 and V r2 for full
Load
Fig4.7 Waveforms of Vr1 and V r2 for light load
图4.8和图4.9为正向工作模式下，输出电压288V、输出功率满载Po 72W和 轻载Po 40W时，为当输入方波电源Vr1 的幅值和输出方波电源V r2 的幅值匹配 时，变换器的电流应力大大减小了，因为只要在变压器漏感L 两边电压s V 与r1 V 的r2 极性一致时，L 上的电流为一固定值。s i 为电感d1 L 上的电流波形。dc
1
id ir1
图 4.8 满载时Ldc和漏感Ls的电流波形 Fig4.8 Current waveforms of Ldc and Ls
for full load
1
id ir1
图 4.9 轻载时Ldc和漏感Ls的电流波形 Fig4.9 Current waveforms of Ldc and Ls
for light load
图 4.10 和图 4.11 为正向工作模式下，输出电压 288V、输出功率满载Po 72W 和轻载Po 40W 时，主开关管S 开通，流过它的电流波形和它两边的电压波形。2 图中可以看出，当 MOSFET 内部反并联二极管导通时，此时去开通 MOSFET，实 现了主开关管的零电压导通。从图 4.11 可以看出该变换器在轻载时也能实现开关 的零电压导通。
) (S2
Vds
) (S2
id
) (S2
Vdc
) (S2
id
图 4.10 满载时S2零电压导通的仿真波形 Fig4.10 ZVS waveforms of S2 for full load
图 4.11 轻载时S2零电压导通的仿真波形 Fig4.11 ZVS waveforms of S2 for light load
图 4.12 和图 4.13 为主开关管S 的零电压导通波形。4
) (S4 Vdc
) (S4
id id(S4)
) (S4
Vds
图 4.12 满载时S4零电压导通的仿真波形
Fig4.12 ZVS waveforms of S4 for full load
图4.13 轻载时S4零电压导通的仿真波形
Fig4.13 ZVS waveforms of S4 for light load
图4.14为变换器正向工作时，输入电压为12V，输出电压的波形，从图中可以 看出，输出电压值在288V左右，满足设计的要求。
Vo
图 4.14 正向工作时输出电压波形
Fig4.14 Output voltage waveforms in forward work mode
（
2）
双向半桥零电压（ZVS）DC-DC 变换器反向工作时的主要波形。双向半桥零电压（ZVS）DC-DC 变换器反向工作时，因为要对电流进行控制，
控制电路采用平均电流模式控制。下面是开关管软开关实现波形、变压器的原、
副边的电压波形以及变压器漏感的电流和输入电感的电流波形。同时把变换器的 满载和轻载的波形做比较，得出了该双向半桥零电压（ZVS）DC-DC 变换器在轻 载时也能实现开关管的零电压导通。
图 4.15 和图 4.16 为反向工作模式下，输出电压 12V、输出功率满载Po 72W 和轻载Po 40W 时，变压器漏感L 两边电压s V 与r1 V 的波形。从图中可以看出，r2 电压V 与r1 N (N 为变压器的变比)大小几乎相等，而它们的相位相差一个角度Vr2
（ =0.2 ，满载时）。1
1
Vr 2
V r
1
Vr 2
V r
图 4.15 满载时的Vr1和V r2的波形 Fig4.15 Waveforms of Vr1 and V r2 for full Load
图 4.16 轻载时的Vr1和V r2的波形 Fig4.16 Waveforms of Vr1 and V r2 for light Load
图4.17和图4.18为反向工作模式下，输出电压12V、输出功率满载Po 72W和 轻载Po 40W时，为当输入方波电源Vr1 的幅值和输出方波电源V r2 的幅值匹配 时，变换器的电流应力大大减小了，因为只要在变压器漏感L 两边电压s V 与r1 V 的r2 极性一致时，L 上的电流为一固定值。s i 为电感d1 L 上的电流波形。dc
1
id 1
ir
1
id 1
ir
图 4.17 满载时Ldc和漏感Ls的电流波形 Fig4.17 Current waveforms of Ldc and Ls
for full load
图 4.18 轻载时Ldc和漏感Ls的电流波形 Fig4.18 Current waveforms of Ldc and Ls
for light load
图 4.19 和图 4.20 为反向工作模式下，输出电压 12V、输出功率满载Po 72W 和轻载Po 40W 时，主开关管S 开通，流过它的电流波形和它两边的电压波形。2 图中可以看出，当 MOSFET 内部反并联二极管导通时，此时去开通 MOSFET，实 现了主开关管的零电压导通。从图 4.20 可以看出该变换器在轻载时也能实现开关 的零电压导通。
) (S2
Vds
) (S2 id
) (S2 id
) (S2 Vds
图 4.19 满载时S2零电压导通的仿真波形 Fig4.19 ZVS waveforms of S2 for full load
图 4.20 轻载时S2零电压导通的仿真波形 Fig4.20 ZVS waveforms of S2 for light load
图 4.21 和图 4.22 为主开关管S 的零电压导通波形。4
) (S4 id
) (S4
Vds Vds(S4)
) (S4 id
图 4.21 满载时S4零电压导通的仿真波形 Fig4.21 ZVS waveforms of S4for full load
图 4.22 轻载时S4零电压导通的仿真波形 Fig4.22 ZVS waveforms of S4 for light load
图4.23为变换器反向工作时，输入电压为288V,输出电压的波形，从图中可以 看出，输出电压值在12V左右，满足设计的要求。
Vin
图 4.23 反向工作时输出电压波形
Fig4.23 Output voltage waveforms in reverse work mode