在现代中高功率DC-DC变换场景中，移相全桥（Phase Shift Full Bridge, PSFB）因其优秀的软开关特性和良好的能效表现，被广泛应用于服务器电源、通信设备、工业控制、军工系统等领域。

一、移相全桥变换器的基本构成

移相全桥拓扑结构主要由以下几个部分组成：四个功率开关管（通常为MOSFET或IGBT）、输入滤波电容、变压器、谐振电感、以及副边整流与滤波电路。其中，原边四个开关器件构成一个桥式结构，对角的两个器件交替导通，用以实现移相控制。副边电路则采用全桥整流或全波整流方式，根据输出功率等级与效率需求选择。

这种结构的最大优势之一在于它支持**零电压开通（ZVS）**，即在MOSFET电压降为零的时刻开启，显著降低开关损耗与EMI干扰。

二、运行过程概述：一个周期中的关键阶段

为了方便理解，我们以一个完整的周期（包含正半周期与负半周期）为例，将工作过程划分为以下几个关键阶段：

1. 功率输出阶段

Q1与Q4导通，输入电压通过Lr和变压器施加到副边，实现能量传递，此时副边整流器件导通，对输出电容充电并向负载供电。

2. 主桥臂关断后的谐振阶段

Q1关断后，因电感Lr储能，原边电流继续流动，电容C1、C2开始充放电并产生谐振波形，从而实现Q2的ZVS开启。此过程能量回馈的部分可被再次利用，提升系统整体效率。

3. 滞后桥臂导通阶段

Q2和Q3导通后，原边电压反向，副边整流器件也完成换流，开始新的半周期传能过程。该阶段与前半周期基本对称。

整个控制过程依靠对移相角的调节来调控输出电压大小，而不是频率，这一点与传统PWM控制截然不同。

三、关键参数详解

1. 移相角（Φ）

这是控制对角开关导通时间差的核心变量，通过调整Φ的大小，可以有效控制原边电压的平均值，进而调节输出功率。理论上，移相角从0°至180°变化时，输出占空比从最大逐步下降。

2. 谐振电感Lr

Lr不仅决定着软开关能力，也影响副边电压换向速度。较大的Lr有助于维持原边电流恒定，有利于实现ZVS，但也可能导致副边占空比丢失的问题，降低输出效率。因此选型时需在效率与软开关性能之间平衡。

3. 死区时间（Dead Time）

设定合理的死区时间是保证桥臂MOSFET不会直通的前提，过短将导致器件损坏，过长则可能使ZVS条件被破坏，增加开关损耗。

4. 副边整流器件

副边整流器件的选型对整体系统EMI水平和输出稳定性影响极大。建议选择超快恢复或肖特基二极管，并在其两端添加RC吸收网络，避免反向恢复过程引发电压尖峰。

5. 隔直电容

为了避免磁芯偏磁与变压器饱和，原边通常串接一颗隔直电容，确保变压器两端电压平均值为零。该电容的容量应适度大，以免引起低频耦合波动。

四、真实应用中的注意事项

在实际使用中，工程师常常遇到以下问题：

- 轻载下滞后桥臂难以实现ZVS，可能需要引入轻载辅助ZVS机制；

- 变压器漏感与整流二极管结电容形成寄生LC回路，容易产生高频振荡，建议通过RCD吸收器或磁珠进行抑制；

- 在高温工况下，器件参数变化显著，需考虑温度漂移对ZVS边界的影响。

例如，某电源工程项目中，因设计时未考虑死区时间对滞后桥臂ZVS的限制，导致满载时效率达95%，而轻载时骤降至75%。通过增加滞后桥臂死区并微调Lr参数，最终实现了全负载范围内90%以上的效率稳定输出。

总结

移相全桥变换器作为一种成熟的高效DC-DC变换结构，在具备较强负载适应性的同时，也对器件参数选型与控制策略提出了更高要求。通过对其运行机制的精准掌握与关键参数的合理设定，工程师可设计出效率优、可靠性高的电源产品。

未来，随着SiC、GaN等新型半导体技术的发展，移相全桥技术也将向着更高频率、更小尺寸和更低损耗的方向持续优化，继续在工业和新能源领域发挥关键作用。