零电压零电流开关变换器.pdf

一种功率变换器电路，包括输入开关电路、隔离电路、包括至少一对整流器的整流器电路以及输出电路。所述输入开关电路接收第一电压并产生AC电压。所述隔离电路具有初级侧和次级侧，所述初级侧被配置为从所述输入开关电路接收所述AC电压。所述次级侧与所述整流器电路和所述输出电路相连。所述输出电路包括次级电感线圈和二极管。所述次级电感线圈与初级电感线圈和所述整流器电路相连，或与初级电感线圈和所述次级侧相连。所述二极管与所述初级电感线圈、所述次级电感线圈和所述整流器电路相连。当没有电压施加到所述隔离电路的初级侧时，所述次级电感线圈禁止电流流经所述整流器电路，并迫使电流流经所述二极管。

1、  一种功率变换器电路，包括：
输入开关电路，所述输入开关电路接收第一电压并产生AC电压；
具有初级侧和次级侧的隔离电路，所述初级侧被配置为从所述输入开关电路接收所述AC电压；
与所述隔离电路的次级侧相连的整流器电路，所述整流器电路包括至少一对整流器；和
位于所述隔离电路的次级侧的输出电路，所述输出电路包括：
次级电感线圈，其与所述整流器电路和所述隔离电路的次级侧中的一个以及初级电感线圈相连；和
二极管，其与所述初级电感线圈、所述次级电感线圈和所述整流器电路相连，其中当没有电压施加到所述隔离电路的初级侧时，所述次级电感线圈禁止电流流经所述整流器电路，并迫使电流流经所述二极管。

2、  根据权利要求1所述的功率变换器电路，其中所述二极管为超快二极管和肖特基二极管中的一种。

3、  根据权利要求1所述的功率变换器电路，其中所述初级电感线圈和所述次级电感线圈被耦合。

4、  根据权利要求3所述的功率变换器电路，其中所述初级电感线圈和所述次级电感线圈被缠绕在环形磁芯上。

5、  根据权利要求1所述的功率变换器电路，其中所述初级电感线圈具有第一匝数，所述次级电感线圈具有第二匝数，所述第二匝数小于所述第一匝数。

6、  根据权利要求5所述的功率变换器电路，其中所述第一匝数至少为所述第二匝数的五倍。

7、  根据权利要求1所述的功率变换器电路，其中所述输入开关电路包括位于所述输入开关电路的超前桥臂上的第一组开关元件，和所述输入开关电路的滞后桥臂的第二组开关元件，所述第一组在零电压点处切换为接通，并且所述第二组在零电流点处切换为断开。

8、  根据权利要求1所述的功率变换器电路，其中所述输入电路包括开关元件，并且当没有电压施加到所述开关元件的控制端子时，所述次级电感线圈禁止电流流经所述输入开关电路。

9、  根据权利要求1所述的功率变换器电路，其中所述初级电感线圈感应产生所述次级电感线圈两端的电压。

10、  根据权利要求1所述的功率变换器电路，其中所述二极管包括阳极和阴极，所述阳极与所述整流器电路相连，并且所述阴极与所述次级电感线圈相连。

11、  根据权利要求10所述的功率变换器电路，其中所述阴极与所述初级电感线圈相连。

12、  根据权利要求10所述的功率变换器电路，其中所述阳极与所述初级电感线圈相连。

13、  根据权利要求1所述的功率变换器电路，其中所述二极管包括阳极和阴极，所述阳极与所述次级电感线圈相连，并且所述阴极与所述隔离电路的次级侧相连。

14、  根据权利要求13所述的功率变换器电路，其中所述阳极与所述初级电感线圈相连。

15、  根据权利要求13所述的功率变换器电路，其中所述阴极与所述初级电感线圈相连。

16、  一种零电压零电流开关(ZVZCS)功率变换器电路，包括：
具有开关元件的输入开关电路，所述输入开关电路接收第一电压并产生AC电压；
具有初级侧和次级侧的隔离电路，所述初级侧被配置为从所述输入开关电路接收所述AC电压；
与所述隔离电路的次级侧相连的整流器电路，所述整流器电路包括至少一对整流器；和
位于所述隔离电路的次级侧的输出电路，所述输出电路包括：
次级电感线圈，其与所述整流器和所述隔离电路的次级侧中的一个以及初级电感线圈相连；和
二极管，其与所述初级电感线圈、所述次级电感线圈和所述整流器电路相连，其中当没有电压施加到所述开关元件的控制端子时，所述次级电感线圈禁止电流流经所述输入开关电路。

17、  根据权利要求16所述的ZVZCS功率变换器电路，其中所述二极管是超快二极管和肖特基二极管中的一种。

18、  根据权利要求16所述的ZVZCS功率变换器电路，其中所述初级电感线圈和所述次级电感线圈被耦合。

19、  根据权利要求18所述的ZVZCS功率变换器电路，其中所述初级电感线圈和所述次级电感线圈被缠绕在环形磁芯上。

20、  根据权利要求16所述的ZVZCS功率变换器电路，其中所述初级电感线圈具有第一匝数，所述次级电感线圈具有第二匝数，所述第二匝数小于所述第一匝数。

21、  根据权利要求20所述的ZVZCS功率变换器电路，其中所述第一匝数至少为所述第二匝数的五倍。

22、  根据权利要求16所述的ZVZCS功率变换器，其中当没有电压施加到所述隔离电路的初级侧时，所述二极管禁止电流流经所述整流器电路，并迫使电流通过所述二极管。

23、  根据权利要求16所述的ZVZCS功率变换器，其中所述开关元件包括位于所述输入开关电路的超前桥臂上的第一组开关元件，和所述输入开关电路的滞后桥臂的第二组开关元件，所述第一组在零电压点处切换为接通，并且所述第二组在零电流点处切换为断开。

24、  根据权利要求16所述的ZVZCS功率变换器电路，其中所述初级电感线圈感应产生所述次级电感线圈两端的电压。

25、  根据权利要求16所述的ZVZCS功率变换器电路，其中所述二极管包括阳极和阴极，所述阳极与所述整流器电路相连，并且所述阴极与所述次级电感线圈相连。

26、  根据权利要求25所述的ZVZCS功率变换器电路，其中所述阴极与所述初级电感线圈相连。

27、  根据权利要求25所述的ZVZCS功率变换器电路，其中所述阳极与所述初级电感线圈相连。

28、  根据权利要求16所述的ZVZCS功率变换器电路，其中所述二极管包括阳极和阴极，所述阳极与所述次级电感线圈相连，并且所述阴极与所述隔离电路的次级侧相连。

29、  根据权利要求28所述的ZVZCS功率变换器电路，其中所述阳极与所述初级电感线圈相连。

30、  根据权利要求28所述的ZVZCS功率变换器电路，其中所述阴极与所述初级电感线圈相连。

31、  一种功率变换器电路，包括：
位于所述变换器电路的输出端处的初级电感线圈；
与所述初级电感线圈相连的反激式能量耗散电路；和
与所述初级电感线圈和所述反激式能量耗散电路相连的次级电感线圈，所述初级电感线圈感应产生所述次级电感线圈两端的电压，在所述电压被感应产生时，使反激能量流经所述反激式能量耗散电路。

32、  根据权利要求31所述的功率变换器电路，其中所述初级电感线圈具有第一匝数，所述次级电感线圈具有第二匝数，所述第二匝数小于所述第一匝数。

33、  根据权利要求32所述的功率变换器电路，其中所述第一匝数至少为所述第二匝数的五倍。

34、  根据权利要求31所述的功率变换器电路，其中所述初级电感线圈和所述次级电感线圈被相互耦合。

35、  根据权利要求34所述的功率变换器电路，其中所述初级电感线圈和所述次级电感线圈缠绕在环形磁芯上。

36、  根据权利要求31所述的功率变换器电路，进一步包括输入开关电路，所述输入开关电路接收输入电压并产生AC信号输出信号，其中所述次级电感线圈禁止电流流经所述输入电路。

37、  根据权利要求36所述的功率变换器电路，其中所述输入开关电路包括位于所述输入开关电路超前桥臂上的第一组开关元件，和所述输入开关电路的滞后桥臂的第二组开关元件，所述第一组在零电压点处切换为接通，并且所述第二组在零电流点处切换为断开。

38、  根据权利要求37所述的功率变换器电路，进一步包括具有输入侧和输出侧的隔离电路，所述输入侧与所述输入开关电路相连。

39、  根据权利要求38所述的功率变换器电路，进一步包括与所述隔离电路的输出侧相连的整流器电路，所述整流器电路包括至少一对整流器。

40、  根据权利要求39所述的功率变换器电路，其中所述反激式能量耗散电路包括具有第一端和第二端的二极管，所述第一端与所述初级电感线圈相连。

41、  根据权利要求40所述的功率变换器电路，其中所述二极管是超快二极管和肖特基二极管中的一种。

42、  根据权利要求40所述的功率变换器电路，其中所述二极管的第一端为阴极，所述二极管的第二端为阳极。

43、  根据权利要求42所述的功率变换器电路，其中所述阴极与所述次级电感线圈相连。

44、  根据权利要求42所述的功率变换器电路，其中所述阳极与所述次级电感线圈相连。

45、  根据权利要求40所述的功率变换器电路，其中所述二极管的第一端为阳极，所述二极管的第二端为阴极。

46、  根据权利要求45所述的功率变换器电路，其中所述阳极与所述次级电感线圈相连。

47、  根据权利要求45所述的功率变换器电路，其中所述阴极与所述次级电感线圈相连。

零电压零电流开关变换器
技术领域
本公开内容涉及功率变换器方面。
背景技术
本节中的陈述仅提供与本公开内容有关的背景信息，并不构成现有技术。
开关功率变换器通常通过操作开关元件将直流(DC)电压转换为交流(AC)电压，然后采用整流器和平滑电路将AC电压转换回DC电压。控制电路可以控制开关元件的占空比。开关功率变换器通过改变开关元件的占空比来允许可变的输出电压。输出电压与输入电压之比通常由开关元件的占空比来确定。
随着较新的集成电路可以在更小的封装中提供更多的电子功能，必须使功率变换器变得更小。一种减小功率变换器尺寸的方式是提高开关元件的工作频率。然而，随着开关元件频率的提高，功率变换器的功率损耗也随之增加。提高开关元件的频率趋向于增加功率变换器所产生的电磁干扰。
为了最小化与开关元件的频率提高相关联的不利方面，希望开关元件在其电压和/或电流变为零时接通和断开。通过使用功率晶体管作为开关元件，与功率晶体管相关联的寄生输出电容可以用来与隔离变压器的寄生漏感一起建立共振LC电路。共振LC电路使与功率晶体管相关联的电流和电压表现为迫使该电流和电压通过零点的正弦曲线波形。然后功率晶体管在正弦曲线波形的零点处接通或断开。这使得元件断开时下降电流与上升电压的重叠以及元件接通时上升电流与下降电压的重叠最小化。这种类型的开关经常称为软开关，而传统的开关经常称为硬开关。
在采用任一开关类型的传统全桥变换器中，当开关元件接通和断开时，在变换器的整流器部分中产生续流电流(freewheeling current)。续流电流使相对较高的反向恢复电流在开关元件之一接通时通过整流器之一，并在另一开关元件接通时通过另一个整流器。反向恢复电流在阻塞二极管(blockingdiode)处引起电压尖峰。反向恢复电流还引起整流器的温度升高，这相应地增加了反向恢复电流和在那个二极管处的相应的电压尖峰。最终，电压尖峰上升到超出变压器次级侧所使用的典型输出整流器的额定值的水平。
限制续流电流和相应的电压尖峰的一种尝试已经在变换器输出端处的电压轨之间使用了二极管。由于二极管上的电压应力明显小于输出整流器上的电压应力，因此将该二极管置于使其可以被用作续流二极管(freewheelingdiode)的有利位置。当电桥的开关元件都断开时，输出电流流经续流二极管，并且因此而减少或限制了通过整流器的反向恢复电流。然而，传统的输出电感线圈或扼流圈(choke)不能保证所有输出电流都流经被置于电压轨之间的续流二极管。在通常情况下，大多数续流电流流经输出整流器而不是流经续流二极管。这导致通过输出整流器的反向恢复电流更高。
限制续流电流的另一种尝试采用了第一端连接到初级电感线圈的次级电感线圈和连接到该次级电感线圈第二端的二极管。当没有电压施加到隔离电路的初级侧时，该次级电感线圈禁止电流流经整流器对。
一种最小化由于反向恢复电流引起的损耗的替代方法是实现超前桥臂开关元件零电压时开关和滞后桥臂开关元件零电流时开关的软开关。这种电路经常被称为零电压零电流开关(ZVZCS)变换器。图1示出传统的ZVZCS全桥变换器。传统的ZVZCS变换器使用与输出扼流圈N3同相的耦合扼流圈N4。二极管Dd的阴极连接到N3的第一侧。Dd的阳极连接到N4的第一侧。电容器Ch连接到Dd的阳极和输出电路的负轨。二极管Dc的阴极连接到N4的第二侧，Dc的阳极连接到输出电路的负轨。Df的阴极连接到Dd的阴极，Df的阳极连接到输出电路的负轨。在有源阶段期间通过N4的谐振漏感对Ch进行充电。在续流阶段期间，Ch放电，使流经初级侧的电流重置为零。虽然该电路是有效的，但其需要很多元件，这就限制了最小化电路尺寸的能力。
发明内容
一种功率变换器电路，包括输入开关电路、隔离电路、包括至少一对整流器的整流器电路以及输出电路。所述输入开关电路接收第一电压并产生AC电压。所述隔离电路具有初级侧和次级侧，所述初级侧被配置为从所述输入开关电路接收所述AC电压。所述次级侧与所述整流器电路和所述输出电路相连。所述输出电路包括次级电感线圈和二极管。所述次级电感线圈与初级电感线圈和所述整流器电路相连，或与初级电感线圈和所述次级侧相连。所述二极管与所述初级电感线圈、所述次级电感线圈和所述整流器电路相连。当没有电压施加到所述隔离电路的初级侧时，所述次级电感线圈能够禁止电流流经所述整流器电路，并迫使电流流经所述二极管。
根据其它特征，所述二极管可以是超快二极管和肖特基二极管中的一种。所述初级电感线圈和所述次级电感线圈可以被耦合。所述初级电感线圈和所述次级电感线圈可以被缠绕在公共的环形磁芯上。根据其它特征，所述初级电感线圈具有第一匝数，所述次级电感线圈具有第二匝数。所述第二匝数可以小于所述第一匝数。所述第一匝数可以至少为所述第二匝数的五倍。
根据其它特征，所述输入开关电路包括位于所述输入开关电路的超前桥臂上的第一组开关元件，和所述输入开关电路的滞后桥臂的第二组开关元件。所述第一组在零电压点处切换为接通，并且所述第二组在零电流点处转换为断开。
根据其它特征，所述输入电路包括开关元件，并且当没有电压施加到所述开关元件的控制端子时，所述次级电感线圈能够禁止电流流经所述输入开关电路。所述初级电感线圈感应产生所述次级电感线圈两端的电压。根据其它特征，所述二极管包括阳极和阴极，所述阳极与所述整流器相连，并且所述阴极与所述次级电感线圈相连。所述阴极与所述初级电感线圈相连。所述阳极与所述初级电感线圈相连。所述二极管包括阳极和阴极，所述阳极与所述次级电感线圈相连，并且所述阴极可以与所述隔离电路的次级侧相连。所述阴极可以与所述初级电感线圈相连。
一种零电压零电流开关(ZVZCS)功率变换器电路，包括具有开关元件的输入开关电路，所述输入开关电路接收第一电压并产生AC电压。隔离电路包括初级侧和次级侧。所述初级侧从所述输入开关电路接收所述AC电压。整流器电路与所述隔离电路的次级侧相连，并包括至少一对整流器。位于所述隔离电路的次级侧的输出电路包括：次级电感线圈，其与所述整流器和所述隔离电路的次级侧中的一个以及初级电感线圈相连。二极管与所述初级电感线圈、所述次级电感线圈和所述整流器电路相连。当没有电压施加到所述开关元件的控制端子时，所述次级电感线圈禁止电流流经所述输入开关电路。
根据其它特征，所述二极管可以是超快二极管和肖特基二极管中的一种。所述初级电感线圈和所述次级电感线圈可以被耦合。所述初级电感线圈和所述次级电感线圈可以被缠绕在公共的环形磁芯上。在某些实施例中，所述初级电感线圈具有第一匝数，所述次级电感线圈具有第二匝数，所述第二匝数小于所述第一匝数。所述第一匝数可以至少为所述第二匝数的五倍。
根据其它特征，当没有电压施加到所述隔离电路的初级侧时，所述二极管禁止电流流经所述整流器电路，并迫使电流通过所述二极管。所述开关元件包括位于所述输入开关电路的超前桥臂上的第一组开关元件，和所述输入开关电路的滞后桥臂的第二组开关元件。所述第一组在零电压点处切换为接通。所述第二组在零电流点处切换为断开。所述初级电感线圈感应产生所述次级电感线圈两端的电压。所述二极管包括阳极和阴极，所述阳极与所述整流器电路相连，并且所述阴极与所述次级电感线圈相连。所述阴极与所述初级电感线圈相连。所述阳极与所述初级电感线圈相连。所述二极管包括阳极和阴极，所述阳极可以与所述次级电感线圈相连，并且所述阴极与所述隔离电路的次级侧相连。所述阳极可以与所述初级电感线圈相连。所述阴极可以与所述初级电感线圈相连。
一种功率变换器电路，包括：位于所述变换器电路的输出端处的初级电感线圈，与所述初级电感线圈相连的反激式能量耗散电路，和与所述初级电感线圈及所述反激式能量耗散电路相连的次级电感线圈。所述初级电感线圈感应产生所述次级电感线圈两端的电压，在所述电压被感应时，使反激能量流经所述反激式能量耗散电路。
根据某些特征，所述初级电感线圈具有第一匝数，并且所述次级电感线圈具有第二匝数，所述第二匝数小于所述第一匝数。所述第一匝数可以至少为所述第二匝数的五倍。
根据其它特征，输入开关电路接收输入电压并产生AC信号输出信号。所述次级电感线圈禁止电流流经所述输入电路。所述输入开关电路包括位于所述输入开关电路的超前桥臂上的第一组开关元件，和所述输入开关电路的滞后桥臂的第二组开关元件。所述第一组在零电压点处切换为接通。所述第二组在零电流点处切换为断开。隔离电路具有输入侧和输出侧，所述输入侧与所述输入开关电路相连。整流器电路与所述隔离电路的输出侧相连。所述整流器电路包括至少一对整流器。所述反激式能量耗散电路包括具有第一端和第二端的二极管，所述第一端与所述初级电感线圈相连。所述二极管的第一端可以是阴极，并且所述二极管的第二端可以是阳极。所述阴极与所述次级电感线圈相连。所述阳极与所述次级电感线圈相连。
根据其它特征，所述二极管的第一端是阳极，并且所述二极管的第二端是阴极。所述阳极与所述次级电感线圈相连。所述阴极与所述次级电感线圈相连。
根据其它特征，所述二极管可以是超快二极管和肖特基二极管中的一种。所述初级电感线圈和所述次级电感线圈可以被耦合。所述初级电感线圈和所述次级电感线圈可以被缠绕在公共的环形磁芯上。在某些实施例中，所述初级电感线圈具有第一匝数，并且所述次级电感线圈具有第二匝数，所述第二匝数小于所述第一匝数。所述第一匝数可以至少为所述第二匝数的五倍。
从这里所提供的描述，进一步的适用领域将变得清楚。应当理解，说明书和具体的例子仅仅是为了图示的目的，并不意图限制本公开内容的范围。
附图说明
这里所描述的附图仅出于示例的目的，并不意图以任何方式限制本公开内容的范围。
图1是根据现有技术的零电压零电流开关(ZVZCS)变换器的电路图；
图2是桥式隔离降压变换器的框图；
图3是与图2的框图相对应的电路图；
图4A是示出流经传统零电压开关(ZVS)变换器初级侧的电流与时间的关系的图；
图4B是示出流经图3的电路图的初级绕组的电流与时间的关系的图；
图4C是示出图3的电路的初级绕组的电压和电流与时间的关系的图；
图4D是示出流经图3的电路中整流器部分的整流器的电流和流经续流二极管的电流与时间的关系的图；
图4E是示出图3的电路的逆变器部分的滞后桥臂两端的电压和流经该滞后桥臂的电流与时间的关系的图；
图5A是图3的电路的替代实施例的电路图；
图5B是图3的电路的第二替代实施例的电路图；
图5C是图3的电路的第三替代实施例的电路图；
图6A是可以与图5和图5A-5C的电路一起使用的耦合电感线圈的绕组图；和
图6B是图6A的耦合电感线圈的示意图。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本公开内容、本应用或本用法。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记指代相同或相应的部件或特征。
现在参见图2，图2示出桥式隔离降压变换器10的框图。输入电压Vin被施加到输入电路12，输入电路12对输入电压Vin执行预定义的功能。输入电路12产生被施加到隔离电路14的输出，隔离电路14接着产生被施加到输出电路16的输入。输出电路16接收该输入，并产生电压输出Vo。对于该公开内容，以非限制性例子的方式将输入电路12描述为诸如全桥开关电路之类的桥式开关电路。这里的描述等同地适用于任何桥式电路，包括半桥配置和推挽式配置。以非限制性例子的方式针对隔离变压器来描述隔离电路14。以非限制性例子的方式针对降压变换器来描述输出电路16。虽然如针对图2所讨论的那样来描述本公开内容，但是本领域技术人员会认识到，本公开内容的主题可以等同地应用于各种功率变换器技术，包括AC-DC变换器和DC-DC变换器。当结合若干已知变换器技术中的任意一种来配置输出电路16时，本领域技术人员会进一步认识到这里所描述的公开内容的适应性，其中已知的变换器技术包括但不限于硬开关全桥变换器、ZVS全桥变换器、推挽式变换器、或中心抽头或桥式整流器降压变换器。
图3示出与用于描述各种实施例的图2的框图相对应的电路图。电压输入Vin施加在输入电路的相应正轨18和负轨20之间。这里所定义的桥式开关电路12是包括开关Q1、Q2、Q3、Q4的全桥开关网络。统称为超前桥臂的开关Q1和Q4串联在电压轨18、20之间。统称为滞后桥臂的开关Q2和Q3串联在电压轨18、20之间。图3所示的开关被示为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关，但是本领域技术人员会认识到，诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)之类的其它开关配置也可以用来提供桥式开关电路12。如本领域众所周知的，开关Q1和Q2成对工作，并且开关Q3、Q4成对工作，以便将进入的DC信号Vin转换为被施加到隔离电路14的初级侧的AC信号。
在一些实施例中，隔离电路14被具体化为隔离变压器T1。隔离变压器T1包括连接到桥式开关电路12的初级侧32和连接到输出电路16的次级侧34。T1包括初级绕组33和次级绕组36，次级绕组36包括一对中心抽头的次级绕组36a、36b。次级36的中心抽头规定了输出电压Vo的基准。
如上所述，输出电路16被具体化为降压变换器。该降压变换器包括连接到相应的次级绕组36a、36b的抽头对端的一对输出整流器D1、D2。各输出整流器D1、D2的阳极连接到次级绕组36a、36b的相应端。各输出整流器D1、D2的阴极连接到正压轨50。
初级电感线圈N1也称为输出扼流圈，其连接到负压轨48和反激式能量耗散电路51，反激式能量耗散电路51可以包括具有阳极和阴极的二极管D3。更具体地说，N1可以连接到负压轨48和二极管D3的阳极。输出扼流圈N1包括磁芯52a。D3的阴极连接到正压轨50。在一些实施例中，二极管D3为超快二极管或肖特基二极管。超快二极管将通过二极管D3的反向恢复电流最小化，而肖特基二极管消除通过二极管D3的反向恢复电流。然而，应当注意到，肖特基二极管固有地具有比可比较的超快二极管低的反向击穿电压。因此，当为二极管D3选择二极管类型时，应当考虑到二极管D3两端的反向电压的幅度。
次级绕组N2的一端连接到N1，另一端连接到次级绕组36的中心抽头。次级绕组N2包括磁芯52b。绕组N1和N2共用一公共磁芯，该磁芯一般被称为磁芯52。绕组N2可以具有比绕组N1少的匝数，以最小化对变换器10的零电压开关(ZVS)的不利影响。在各种实施例中，可以使用5∶1的比率来确定绕组N1的匝数与绕组N2的匝数。输出电容器Co跨接到输出V_o的负压轨48和正压轨50。
以传统的方式控制开关元件Q1-Q4以在变换器的超前桥臂(Q1、Q4)上实现ZVS。当开关Q1-Q4断开时，输出扼流圈N1两端的电压在次级绕组N2中产生感应。由于与T1的初级侧32相关联的漏感，导致N2两端感应产生的电压将环电流置为零。这样，N2两端的感应电压将初级电流重置为零。当初级电流被重置为零时，没有电流流经输入电路12的滞后桥臂(Q2、Q3)，因此该电路也在零电流时开关。所以这里公开的电路一般被描述为零电压零电流开关(ZVZCS)变换器。
N2两端的感应电压将偏置D1和D2反转，使续流电流流经D3而不是D1或D2。因此，在Q1-Q2或Q3-Q4切换之前，流经D1和D2的电流被最小化。因此，通过D1和D2的反向恢复电流被最小化，并且在某些情况下被消除。最小化通过D1和D2的反向恢复电流还降低了D1两端和D2两端的电压尖峰，这改进了功率变换器的效率。由于D3两端的电压低于D1两端或D2两端的电压，因此肖特基二极管可以用作D3，以最小化并在某些情况下消除通过D3的反向恢复电流。
采用零电压开关控制方案的传统软开关变换器可能具有由电源变压器的寄生电感引起的占空比损耗。这里公开的电路通过在续流阶段期间将初级电流重置为零来降低占空比损耗。更具体地说，当开关Q1-Q4接通时，初级电流从零而不是从正值或负值逐渐上升，这降低了占空比损耗。
图4A示出流经传统ZVS变换器初级侧的电流与时间的关系。当传统ZVS变换器的开关元件接通和断开时，初级电流只有在其反转极性时的短暂时间段内为零。因此，当电流不处于零点时，在示于100和102处的过渡阶段期间，出现反向恢复电流。
图4B示出流经变换器T1初级绕组33的电流与时间的关系。当变换器10的开关元件Q1-Q4接通和断开时，电流在如106和108处所示的延长的时间段内被最小化。这样在延长的时段期间，反向电流被最小化，并且在某些情况下被消除。因此，每半个周期，电流重置为零。
图4C示出这里公开的电路的波形。110处示出变压器T1的初级绕组33的电压与时间的关系，而112处示出变压器T1的初级绕组33的电流与时间的关系。如图4C所示，当变压器T1的初级绕组33的电压从正切换为负时，初级绕组33的电压110在114处所示的切换期间的第一续流阶段为零。在第一续流阶段期间，初级电流112逐渐变为零，如116处所示。118处为当进行从负到正的切换时初级变压器的电压为零的第二续流阶段。在第二阶段期间，初级电流逐渐变为零，如120处所示。因此，当初级侧的电压反转极性时，反向电流被最小化，并且在某些情况下被消除。
图4D示出这里所公开电路的波形。130处示出流经D2的电流与时间的关系，而132处示出流经D3的电流与时间的关系。如134处所示，流经D2的电流在变换器的续流阶段期间逐渐变为零。另外，在续流阶段期间，流经D3的电流逐渐上升。因此，在续流阶段期间，续流电流被迫使经过D3而不是D2。
图4E示出这里所公开电路的波形。140处示出输入电路12滞后桥臂的开关元件的漏极和源极之间的电压与时间的关系。142处示出流经同一开关元件的电流与时间的关系。如图所示，在144处该开关元件的电压切换为Vin+，表示开关元件从接通到断开的切换。当该开关元件切换时，流经该开关元件的电流为零，如146处所示。因此，该电路在输入电路12的滞后桥臂上电流为零时开关。
图5A示出ZVZCS电路的第二实施例。各输出整流器D1、D2的阴极连接到次级绕组36a、36b的相应端。各输出整流器D1、D2的阳极彼此连接。初级电感线圈N1的一端连接到正压轨50和二极管D3的阳极。D3的阴极连接到负压轨48。次级绕组N2的一端连接到D3的阳极，并在相应的相点连接到N1。N2的另一端连接到D1和D2的阳极。输出电容器Co连接到负压轨48和N1的另一端。
图5B示出ZVZCS电路的第三实施例。各输出整流器D1、D2的阴极连接到次级绕组36a、36b的相应端。各输出整流器D1、D2的阳极彼此连接。初级电感线圈N1的一端连接到正压轨50，另一端连接到D1、D2和D3的阳极。D3的阴极连接到负压轨48和次级绕组N2的一端。N2的另一端连接到次级绕组36的中心抽头。输出电容器C_o跨接输出V_o的负压轨48和正压轨50。
图5C示出ZVZCS电路的第四实施例。各输出整流器D1、D2的阴极连接到次级绕组36a、36b的相应端。各输出整流器D1、D2的阳极彼此连接，并连接到次级电感线圈N2的一端。N2的另一端连接到D3的阳极。D3的阴极连接到初级电感线圈N1的一端和次级绕组36的中心抽头。N1的另一端连接到负压轨48和输出电容器C_o的一端。C_o的另一端连接到正压轨50。
现在参见图6A，图6A针对耦合电感线圈N1和N2示出几个实施例之一。图6A的实施例使耦合电感线圈N1和N2的漏感最小化。耦合电感线圈N1的绕组和N2的绕组可以以相同的方向缠绕在磁芯52上，并且其中一个绕组处于另一绕组之上。磁芯52可以是环形磁芯。绕组N1包括第一端1S和第二端1F。绕组N2包括第一端2S和第二端2F。
现在参见图6B，图6B示出图6A的耦合电感线圈的示意图。该示意图包括与图3和图5A-5C的示意图中所示的相点对应的相点。因此，该相点指示如何将图6A的耦合电感线圈N1和N2连接到图3和图5A-5C的电路。
根据以上描述，本领域技术人员现在能够理解，可以以各种形式来实施各种实施例的一般教导。所以，虽然已经结合特定的例子描述了各种实施例，但由于本领域技术人员在研究附图、说明书和权利要求书之后将容易得出其它变形，因此本教导的真实保护范围不应当被局限于所描述的实施例。