2 PSFB 工作原理

图 9 展示了采用二极管整流器的全桥转换器，而图 10 展示了相移控制下的全桥转换器波形，此时允许在 MOSFET 导通瞬态之前产生负漏源电流，以实现软开关。如图 10 所示，桥臂 1 MOSFET 驱动信号（Out1L 和 Out1H）和桥臂 2 MOSFET 驱动信号（Out2L 和 Out2H）之间会产生相位差，而所有四个驱动信号都保持其占空比不变。当一对对角 MOSFET 导通时，输入电压 (+V_IN) 或反相输入电压 (–V_IN) 将被施加到 V_AB，持续时间为从串联电感器 (L_s) 通电到通过变压器从输入侧（初级侧）向输出侧（次级侧）输送电能的时间。桥臂 1 和桥臂 2 之间的相位差决定了 V_AB 的非零电压持续时间（脉冲宽度）。在次级电压 (V_SEC) 处会产生类似 V_AB 波形的双极性方波，经过输出二极管整流器进一步整流，它将成为单极性方波，从而允许输出电感器执行“降压”操作，从而实现由 V_SEC 脉冲宽度控制的输出调节。

V_SEC 的脉冲宽度小于 V_AB，这是因为 L_S 使用所施加的 V_IN 来切换其电流极性，导致变压器绕组上产生零电压，因此 V_SEC 脉冲宽度较小，这称为占空比损耗。L_S 电感越大，占空比损耗（V_AB 和 V_SEC 之间的脉冲宽度差）越大。若要在次级侧实现更大的 D_eff，从而使占空比变化范围变得更宽，需要使用更小的 L_S 电感。

在开关瞬态期间存储在 L_S 中的能量是在初级侧 MOSFET 上实现软开关的关键。小 L_S 电感意味着存储的能量少，这可能不足以释放 MOSFET 输出电容器电压以实现软开关，尤其是在轻负载条件下。因此，在设计中，必须在软开关和 D_eff 范围之间做出权衡。

由于相移控制使初级绕组电流能够连续循环，并且可自由流过初级侧全桥 MOSFET 的 C_OSS 和体二极管，因此 MOSFET 上可能存在电流滞后，同时全桥开关节点的输出端有电感阻抗，MOSFET 开关瞬态时有负电流，如前面的图 8 所示。存储在 L_S 中的能量是软开关的关键所在，但输出电感器 L_O 也会影响软开关能力。

我们来看一下 MOSFET 开关瞬态的波形。图 11 中的紫色虚线表示桥臂 1 高侧 MOSFET 电流。请注意，桥臂 1 低侧 MOSFET 电流与桥臂 1 高侧 MOSFET 电流相同，但在桥臂 1 高侧 MOSFET 关断期发生。可以看到，MOSFET 导通瞬态时的初级电流 (I_PRI) 水平位于 L_O 电流纹波谷点。换句话说，如果 L_O 电流纹波较大（即 L_O 电感较小），则桥臂 1 MOSFET 的软开关能力将会降低。假设变压器磁化电感器电流为零，方程式 2 将用于在桥臂 1 MOSFET 上实现软开关的电流表示为：

其中 I_LO,pp 是 L_O 上的峰峰值电流纹波。

方程式 3 计算用于在桥臂 2 MOSFET 上实现软开关的电流：

图 12 用黑色虚线突出显示了桥臂 2 低侧 MOSFET 电流。请注意，桥臂 2 高侧 MOSFET 电流与桥臂 2 低侧 MOSFET 电流相同，但在桥臂 2 低侧 MOSFET 关断期发生。从方程式 2 和方程式 3 以及图 11 和图 12 中的波形可以看出，在桥臂 2 上比桥臂 1 上更容易实现 MOSFET 软开关。