開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)模塊在空載時(shí)輸出電壓無(wú)法穩(wěn)壓的現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)經(jīng)過(guò)測(cè)試和分析，發(fā)現(xiàn)空載時(shí)變壓器在每一個(gè)開(kāi)關(guān)周期都存在兩次短時(shí)間的能量傳遞，此部分能量會(huì)導(dǎo)致模塊輸出電壓飄升直至輸出過(guò)壓。

切換死區(qū)后，環(huán)路計(jì)算出的占空比為0時(shí)的發(fā)波方式（圖2）

在阮新波的《三電平直接變換器及其軟開(kāi)關(guān)技術(shù)》一書(shū)中對(duì)帶載時(shí)的工作模態(tài)有很詳細(xì)的分析，但對(duì)空載時(shí)的工作模態(tài)沒(méi)有提及。實(shí)際上，由于空載時(shí)諧振電感沒(méi)有電流，無(wú)法在MOS管關(guān)斷時(shí)提供前（后）橋之間交換電荷的能量，因此在空載時(shí)工作模態(tài)和帶載時(shí)存在著很大的不同。下面通過(guò)分析模塊在切換死區(qū)后變壓器的傳能過(guò)程（t1-t4，見(jiàn)圖2），來(lái)尋找產(chǎn)生此問(wèn)題的根本原因。模塊采用的三電平半橋拓?fù)淙鐖D3所示，為了分析方便，已經(jīng)將位號(hào)進(jìn)行了標(biāo)注。

采用的三電平半橋拓?fù)洌▓D3）

當(dāng)環(huán)路計(jì)算結(jié)果為0時(shí)，DSP發(fā)出的驅(qū)動(dòng)如圖2所示，傳能過(guò)程發(fā)生在t1到t4這段時(shí)間，下面就來(lái)分析這段時(shí)間模塊的工作狀態(tài)。t1之前的初始狀態(tài)：Q1，Q3關(guān)斷，Q2，Q4導(dǎo)通，Q1,Q2,Q3,Q4這4個(gè)MOS管的結(jié)電容分別為C1，C2，C3，C4，PFC母線(xiàn)電壓為Vin，Vc95=Vc96=Vc1=Vc3=Vin/2，Vc2=Vc4=0V。

（1） t1—t2：t1時(shí)刻，Q2關(guān)斷。由于此時(shí)諧振電感L1并沒(méi)有電流，后橋的電荷無(wú)法交換。

（2） t2—t3：t2時(shí)刻，Q4關(guān)斷。由于此時(shí)諧振電感L1并沒(méi)有電流，前橋的電荷也無(wú)法交換。

（3） t3—t4：t3時(shí)刻，Q1導(dǎo)通，Q1兩端的電容C1通過(guò)Q1本體放電，Vc1會(huì)很快下降到0V。這導(dǎo)致了整個(gè)電路的平衡被打破，會(huì)出現(xiàn)以下過(guò)程：

1） Q4結(jié)電容充電過(guò)程。母線(xiàn)電壓會(huì)通過(guò)Q1和飛跨電容C93給C4充電，直到Vc4=Vin/2，電流方向如下圖所示。

Q4結(jié)電容充電過(guò)程（不傳能）

2）Q2結(jié)電容充電過(guò)程。隨著Q1結(jié)電容通過(guò)本體放電，C96（Q1，Q2回路的電壓源）的電壓加在了變壓器的兩端，并會(huì)有電流流過(guò)Q1，C2和T1，直到Vc2= Vin/2。這個(gè)過(guò)程變壓器兩段存在高壓和電流，從而導(dǎo)致變壓器向副邊傳遞能量。Q1開(kāi)通時(shí)刻對(duì)應(yīng)著VAB上升時(shí)刻；原邊電流上升時(shí)刻對(duì)應(yīng)著VAB下降時(shí)刻，如圖4所示。

Q2結(jié)電容充電過(guò)程（傳能過(guò)程1）

傳能過(guò)程1的相關(guān)波形（圖4）

3） 由于飛跨電容C93和C2，C3并聯(lián)，C2電壓的上升會(huì)導(dǎo)致C3電壓的下降，即Q3結(jié)電容的電荷會(huì)通過(guò)下面的回路全部釋放，這個(gè)過(guò)程和傳能過(guò)程1同時(shí)進(jìn)行，電流的方向和傳能過(guò)程1也相同，因此也會(huì)導(dǎo)致變壓器向副邊傳遞能量。

Q3結(jié)電容放電過(guò)程（傳能過(guò)程2）

（4） t4之后：t4時(shí)刻，Q3開(kāi)通，由于在t3-t4的傳能過(guò)程中，諧振電感和隔直電容上存儲(chǔ)了一定的能量，此能量會(huì)在下圖所示的回路中自由震蕩，變壓器的電流方向也會(huì)正負(fù)交替。在振蕩過(guò)程中，如果變壓器副邊的電壓大于輸出電壓，則傳能，如小于輸出電壓則不傳能。

振蕩的回路（可能傳能）

t4之后的振蕩波形

以上分析的是空載切換死區(qū)后t1-t4的工作狀態(tài)。如不切死區(qū)，變壓器仍然會(huì)傳遞能量：Q2和Q4同時(shí)關(guān)斷，諧振電感沒(méi)有能量，前橋和后橋的電荷不會(huì)進(jìn)行交換。當(dāng)Q1和Q3同時(shí)開(kāi)通時(shí)，C1和C3的能量通過(guò)MOS本體放電后，傳能過(guò)程1仍然存在。因此，無(wú)論空載時(shí)切不切后橋死區(qū)，變壓器向副邊傳能都是無(wú)法避免的。

在空載時(shí)無(wú)法穩(wěn)壓?jiǎn)栴}的根本原因總結(jié)如下： 對(duì)于三電平半橋拓?fù)?，如果采用移相控制，空載時(shí)變壓器向副邊傳能的現(xiàn)象是必然存在（無(wú)論是否在空載時(shí)切死區(qū)），傳遞的能量就會(huì)導(dǎo)致模塊輸出無(wú)法穩(wěn)壓的問(wèn)題。能量傳遞的大小與輸入電壓和后橋結(jié)電容的大小正相關(guān)：輸入電壓越高，PFC母線(xiàn)電壓越高，傳能時(shí)變壓器兩端的電壓就越大，傳能越多；后橋的結(jié)電容越大，給結(jié)電容充到Vin/2所需要的電流就越多，這個(gè)電流會(huì)全部通過(guò)變壓器，造成傳能越多。

此問(wèn)題的解決方案有以下幾個(gè)思路：

（1）在DCDC的輸出側(cè)增加電阻型死負(fù)載。通過(guò)死負(fù)載將這部分能量消耗掉，以實(shí)現(xiàn)空載時(shí)的穩(wěn)壓。但為了不影響額定負(fù)載時(shí)的效率，一般需要增加MOS管進(jìn)行切換控制。

（2）輔助電源增加從輸出取電的功能。此時(shí)輔助電源相當(dāng)于模塊的死負(fù)載，一直加在模塊的輸出端。從目前來(lái)看，一次電源的模塊一般都具有此功能（交流斷電后模塊能夠和監(jiān)控保持通訊）；而電力電源的模塊沒(méi)有此功能。

（3）將移相控制改為PWM控制。在空載時(shí)，可以將一對(duì)橋臂完全關(guān)死，MOS管結(jié)電容上的電荷不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移，變壓器也沒(méi)有電流流通的回路。但PWM驅(qū)動(dòng)方案的成本比較高（必須采用隔離光耦）。