变压器移相原理图解（变压器最简单移相方法）

由于工作关系，最近开始接触移相全桥电源，由于以前没有接触过这个方面的电源，所以对于原理与实践经验全部是一片空白，开这个帖子的目的是将我的学习过程与体会跟大家一起分享，在这个过程中，也许会存在着一些错误的理解或偏激的观点，到时要请大家不吝指出，并帮我加以改正，总之，这将是一个跟大家共同提高的过程。

我在网上搜索过，有关于移相全桥的工作原理阐述的文章很少，这也是我开这个帖子的另一个原因。

需要说明的一点，所有的图纸我都是自己亲手用PROTEL99画的，跟专业的软件可能有些出入，大家将就着看吧！

在早期的大功率电源（输出功率大于1KW）应用中，硬开关全桥(Full-Bridge)拓扑是应用最为广泛的一种，其特点是开关频率固定，开关管承受的电压与电流应力小，便于控制，特别是适合于低压大电流，以及输出电压与电流变化较大的场合。但受制于开关器件的损耗，无法将开关频率提升以获得更高的功率密度。例如：一个5KW的电源，采用硬开关全桥，即使效率做到92%，那么依然还有400W的损耗，那么每提升一个点的效率，就可以减少50W的损耗，特别在多台并机以及长时间运行的系统中，其经济效益相当可观。

随后，人们在硬开关全桥的基础上，开发出了一种软开关的全桥拓扑——移相全桥(Phase-Shifting Full-Bridge Converter，简称PS FB)，利用功率器件的结电容与变压器的漏感作为谐振元件，使全桥电源的4个开关管依次在零电压下导通(Zero voltage Switching，简称ZVS)，来实现恒频软开关，提升电源的整体效率与EMI性能，当然还可以提高电源的功率密度。

变压器移相原理图解,变压器最简单移相方法(1)

上图是移相全桥的拓扑图，各个元件的意义如下：

Vin：输入的直流电源

T1-T4：4个主开关管，一般是MOSFET或IGBT

T1,T2称为超前臂开关管，T3,T4称为滞后臂开关管

C1-C4：4个开关管的寄生电容或外加谐振电容

D1-D4：4个开关管的寄生二极管或外加续流二极管

VD1,VD2:电源次级高频整流二极管

TR：移相全桥电源变压器

Lp：变压器原边绕组电感量

Ls1,Ls2:变压器副边电感量

Lr：变压器原边漏感或原边漏感与外加电感的和

Lf：移相全桥电源次级输出续流电感

Cf: 移相全桥电源次级输出电容

RL: 移相全桥电源次级负载

因为是做理论分析，所以要将一些器件的特性理想化，具体如下：

1、假设所有的开关管为理想元件，开通与关断不存在延迟，导通电阻无穷小；开关管的体二极管或者外部的二极管也为理想元件，其开通与关断不存在延迟，正向压降为0。

2、所有的电感，电容都为理想元件，不存在寄生参数，变压器也为理想变压器，不存在漏感与分布参数的影响，励磁电感无穷大，励磁电流可以忽略，谐振电感是外加的。

3、超前桥臂与滞后的谐振电容都相等，即C1=C2=Clead，C3=C4=Clag。

次级续流电感通过匝比折算到初级的电感量LS`远远大于谐振电感的感量Lr，即LS`=Lr*n2》Lr。

PS FB一个周期可以分为12中工作模态，其中正负半周期是对应的关系，只不过改变的是电流在桥臂上的流向，下面我们首先来分析这12个工作模态的情况，揭开移相全桥的神秘面纱。

变压器移相原理图解,变压器最简单移相方法(2)

工作模态一：正半周期功率输出过程

如上图,此时T1与T4同时导通，T2与T3同时关断，原边电流的流向是T1—Lp—Lk—T4,如图所示。

此时的输入电压几乎全部降落在图中的A,B两点上，即UAB=Vin, 此时AB两点的电感量除了图上标示出的Lp与Lk之外，应该还有次级反射回来的电感LS`（因为此时次级二极管VD1是导通的），即LS`=n2* Lf,由于是按照匝比平方折算回来，所以LS`会比Lk大很多，导致Ip上升缓慢，上升电流△Ip为

△Ip=(Vin-n*Uo)*(t1-t0)/( Lk LS`)

此过程中，根据变压器的同名端关系，次级二极管VD1导通，VD2关断，变压器原边向负载提供能量，同时给输出电感Lf与输出电容Cf储能。（图中未画出）

此时， UC2 =UC3=UA=UAB=Vin

UB=0V

变压器移相原理图解,变压器最简单移相方法(3)