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高频化是当前开关电源技术的重要发展方向之一,是小型化和模块化的基础。传统硬开关变换器的开关损耗与开关频率成正比,开关频率越高,开关损耗越大,变换器的转换效率越低。为了使开关电源能够在高频下高效地运行,软开关技术受到了广泛的关注。国内外已研究开发的高频软开关技术大多数在软开关过程中谐振电流不能跟随负载电流变化,更没有一种适用的谐振电流能自动跟随负载电流变化的软开关技术。本文提出了一种自适应零电流(Current Adaptive Resonant Loop,CARL)软开关全桥变换器,不仅实现了开关管的零电流开通和关断,而且谐振电流幅值自动跟随负载电流变化,降低了开关损耗,提高了转换效率。首先,根据硬开关变换器在高频工作时的缺点引出了软开关技术。考虑到Buck ZCS PWM变换器的软开关拓扑的谐振电流幅值不能改变且软开关和硬开关模式无法自由切换,提出了CARL软开关谐振单元。将CARL软开关谐振单元加入全桥变换器,得到一种新型的软开关拓扑,根据这个拓扑存在的问题进行改进,最终确定了CARL软开关全桥变换器的电路结构。然后,研究了它的工作原理,分析了该变换器实现零电流关断的条件。最后,对其轻载特性、辅助开关管和整流二极管的电压振荡以及损耗进行了探讨,提出了谐振参数的设计原则。CARL软开关全桥变换器不仅可以实现主开关管和辅助开关管的零电流开通和关断,而且谐振电流幅值会自动跟随负载电流变化,减小了谐振时额外增加的通态损耗,保证了变换器在宽负载范围内都有很高的转换效率。论文给出了一台3kW实验样机的设计步骤,分析了主电路、控制电路及高频变压器等的设计过程。然后搭建PSIM仿真模型,分析了变换器在宽负载范围内的开关特性、谐振电流幅值与负载电流的关系以及RC缓冲电路对辅助开关管和整流二极管电压振荡的抑制,仿真结果证明了理论分析的正确性。最后给出了变换器由满载到轻载的运行过程中主开关管的电压和电流、谐振电流和谐振电容电压的实验波形及转换效率。实验结果表明开关管在宽负载范围内实现了零电流开通和关断,谐振电流幅值随着负载电流的减小而减小,提高了变换器的效率,特别是轻载时的效率。