在現(xiàn)代電力電子變換技術(shù)中，移相全橋電路憑借其高效率、輸出穩(wěn)定、響應(yīng)快速等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高壓直流變換器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電池充電系統(tǒng)及光伏逆變器等場(chǎng)合。移相全橋的核心控制參數(shù)之一便是移相角，它不僅決定了功率傳輸?shù)拇笮。€直接影響到系統(tǒng)的效率、輸出波形與穩(wěn)定性。

一、移相全橋電路簡(jiǎn)述與工作特性

移相全橋（Phase-Shifted Full-Bridge, PSFB）由兩組半橋組成，四個(gè)功率開關(guān)（如MOSFET或IGBT）構(gòu)成一個(gè)全橋拓?fù)洹ＭǔＴ陂_關(guān)管兩端配置反并聯(lián)二極管，并搭配高頻變壓器以及整流濾波網(wǎng)絡(luò)完成電能傳輸。

其運(yùn)行原理并非簡(jiǎn)單地通過高低電平切換實(shí)現(xiàn)輸出，而是通過控制上下橋臂之間的導(dǎo)通時(shí)間差——即移相角，從而調(diào)節(jié)變壓器初級(jí)側(cè)的有效電壓。這一方式可以在固定頻率下實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的線性控制，尤其適合中高功率直流變換需求。

二、移相角的物理含義與作用機(jī)制

所謂移相角，是指上、下橋臂之間驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的相位差，常用θ（theta）表示。通過控制這個(gè)角度，可以有效改變變壓器兩端的平均電壓，從而影響輸出功率。

例如，當(dāng)移相角為零時(shí)，兩個(gè)半橋的輸出完全同步，變壓器無電壓差，輸出功率為零；而當(dāng)移相角逐步加大時(shí)，變壓器兩端的有效激勵(lì)時(shí)間增加，輸出功率隨之提升。控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)該角度實(shí)現(xiàn)恒壓、恒流或恒功率等多種輸出目標(biāo)。

三、移相角調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)方法

移相角的調(diào)節(jié)需依賴于精確的PWM控制技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)方式可分為以下幾種典型策略：

1. 固定頻率+相位移延時(shí)控制

這是移相全橋最常見的控制方式。系統(tǒng)以固定開關(guān)頻率運(yùn)行，主控芯片如DSP或FPGA在發(fā)出第一組PWM信號(hào)后，延遲一定時(shí)間再觸發(fā)第二組，從而形成期望的移相角。該方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，但對(duì)定時(shí)精度要求較高。

2. 數(shù)字時(shí)序映射調(diào)節(jié)

在高精度系統(tǒng)中，可采用查表法或動(dòng)態(tài)計(jì)算方式，由處理器根據(jù)負(fù)載變化計(jì)算出最佳移相角后，映射到相應(yīng)的PWM計(jì)數(shù)值，實(shí)現(xiàn)靈活的動(dòng)態(tài)控制。該方法適合負(fù)載波動(dòng)大的系統(tǒng)。

3. 反饋閉環(huán)控制

將輸出電壓、電流或功率作為反饋信號(hào)，與目標(biāo)值比較后通過PID或模糊控制算法調(diào)節(jié)移相角。優(yōu)點(diǎn)是具備良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和抗干擾性能，常用于對(duì)精度要求高的場(chǎng)合。

四、關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)與調(diào)試注意事項(xiàng)

1. 死區(qū)時(shí)間配置

移相全橋開關(guān)之間的切換需留有合理死區(qū)，防止上下橋臂同時(shí)導(dǎo)通引發(fā)短路。該時(shí)間通常設(shè)置為幾十到數(shù)百納秒，根據(jù)開關(guān)器件的類型和驅(qū)動(dòng)速度確定。

2. 零電壓開通（ZVS）實(shí)現(xiàn)

合理調(diào)節(jié)移相角，有助于實(shí)現(xiàn)ZVS，從而顯著降低開關(guān)損耗和EMI。尤其是在輕載時(shí)，移相角不能過小，以維持足夠的續(xù)流電流保障ZVS條件成立。

3. 過調(diào)制與欠調(diào)制判斷

移相角不能無限增大，否則會(huì)造成初級(jí)繞組連續(xù)導(dǎo)通，導(dǎo)致變壓器磁芯飽和。因此必須設(shè)定最大允許移相角閾值，保證磁環(huán)和元件工作在安全區(qū)間。

4. 輸出濾波與變壓器設(shè)計(jì)

移相控制雖可調(diào)節(jié)功率，但最終的電壓波形還需依賴高質(zhì)量的輸出濾波網(wǎng)絡(luò)與適配的高頻變壓器設(shè)計(jì)，確保波形平滑、效率穩(wěn)定。

五、應(yīng)用案例分析：3kW通信電源系統(tǒng)

以某3kW通信直流供電系統(tǒng)為例，采用PSFB結(jié)構(gòu)作為DC/DC變換主模塊。系統(tǒng)采用TI的TMS320F28035作為控制核心，通過相位比較法調(diào)節(jié)移相角，控制輸出電壓穩(wěn)定在48V。為實(shí)現(xiàn)ZVS，在設(shè)計(jì)時(shí)將最小移相角設(shè)定為12度，確保輕載條件下仍具備最小續(xù)流。整機(jī)效率在滿載時(shí)達(dá)到94%以上，EMI測(cè)試合格，熱穩(wěn)定性優(yōu)良。

總結(jié)

移相角作為移相全橋中至關(guān)重要的控制參數(shù)，不僅僅是一個(gè)可調(diào)信號(hào)，更是整個(gè)功率調(diào)控的樞紐。準(zhǔn)確地理解其調(diào)節(jié)機(jī)制，并結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠顯著提升系統(tǒng)的綜合性能。無論是在電源開發(fā)、電池充電還是高端工業(yè)驅(qū)動(dòng)中，掌握移相角的調(diào)節(jié)技巧，都是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量變換控制的關(guān)鍵一步。