[實用新型]一種單端正向直流至直流轉(zhuǎn)換器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00250009.4
• 申請日: 2000-09-04
• 公開（公告）號: CN2453603Y
• 公開（公告）日: 2001-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 榮謙
• 申請（專利權(quán)）人: 北京鼎立信科技有限公司
• 主分類號: H02M3/06
• 分類號: H02M3/06
• 代理公司: 北京集佳專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 逯長明

本實用新型涉及一種直流至直流轉(zhuǎn)換器，尤其是一種使變壓器磁通有源復(fù)位的單端正向直流至直流轉(zhuǎn)換器。

單端正向直流至直流轉(zhuǎn)換器用來將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成不同輸出的直流電壓以提供給負(fù)載。這種轉(zhuǎn)換器通常包括一個電連接在輸入電壓源和負(fù)載之間的變壓器、功率開關(guān)管、有源箝拉開關(guān)管、箝位電容、整流電路和濾波電路，通過功率開關(guān)管的通、斷向變壓器的次級提供正向輸出功率。

為了讓變壓器的泄漏電感放電，在功率開關(guān)管斷開期間需要使變壓器磁通復(fù)位，在多種變壓器磁通復(fù)位方法中，有源復(fù)位因其效率較高而被廣泛采用。為此，在單端正向直流至直流轉(zhuǎn)換器中通常采用有源箝位開關(guān)管、箝位電容使變壓器磁通有源復(fù)位，同時將功率開關(guān)管上的電壓箝位在一個較低水平，減少開關(guān)器件電應(yīng)壓力和消除變壓器次級整流電路中的開關(guān)管上不應(yīng)有的空載時間。有源箝位開關(guān)管的驅(qū)動，一般由專門的控制電路對功率開關(guān)管的驅(qū)動信號進(jìn)行反相延時處理后，得到箝位開關(guān)管的驅(qū)動信號，或者控制電路采用專用集成電路芯片產(chǎn)生兩路驅(qū)動信號，其中一路包含箝位開關(guān)管的驅(qū)動信號。在上述控制電路中，需要使用隔離器件，如脈沖變壓器、光電耦合器來隔離兩路驅(qū)動信號。因此，控制電路元件數(shù)目多、工作過程復(fù)雜、可靠性不高，而且成本高、體積大、功率密度提高比較困難。

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實用新型的目的是提供一種單端正向直流至直流轉(zhuǎn)換器，它簡單可靠，能使現(xiàn)有的控制電路得以簡化，同時能使現(xiàn)有變壓器磁通可靠復(fù)位，以及減小開關(guān)器件的電應(yīng)壓力。

為達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：

從上述本實用新型采用的技術(shù)方案可以看出，本實用新型的本質(zhì)是在變壓器的初級繞組側(cè)增加一個輔助繞組，用以控制箝位開關(guān)管的通斷，使得當(dāng)主開關(guān)管斷開時，有源箝位開關(guān)管導(dǎo)通，進(jìn)而將變壓器的磁通復(fù)位，并將主開關(guān)管的漏源電壓箝位在較低水平。由于僅增加一個輔助繞組，且該繞組僅用于控制箝位開關(guān)管，所需匝數(shù)很少，而且在控制箝位開關(guān)管過程中不需對電路的任何參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，因此，本實用新型簡單可靠，能使現(xiàn)有的控制電路得以簡化，進(jìn)而減小轉(zhuǎn)換器的體積，同時由于當(dāng)主開關(guān)管斷開時，有源箝位開關(guān)管導(dǎo)通，因此能當(dāng)主開關(guān)管斷開時使變壓器磁通可靠復(fù)位，并減小了主開關(guān)管的電應(yīng)壓力，有利于提高轉(zhuǎn)換器的功率密度。

下面結(jié)合附圖和本實用新型不同的實施方式對本實用新型作進(jìn)一步說明。

圖1是本實用新型第一個實施方式的電路原理圖；

圖2是本實用新型第二個實施方式的電路原理圖；

圖3是本實用新型第三個實施方式的電路原理圖；

圖4是本實用新型第四個實施方式的電路原理圖；

圖5是本實用新型第五個實施方式的電路原理圖；

圖6是本實用新型第六個實施方式的電路原理圖；

圖7是本實用新型第七個實施方式的電路原理圖；

圖8是本實用新型第八個實施方式的電路原理圖；

圖9是本實用新型第九個實施方式的電路原理圖；

由于本實用新型的所有實施方式的工作原理相類似，現(xiàn)以第一個實施方式為例敘述本實用新型的工作原理。參考圖1。變壓器各繞組同名端如圖1所示。當(dāng)主開關(guān)管6在控制電路8的控制下導(dǎo)通時，加載于變壓器1的初級繞組2兩端的電壓為直流電壓，極性為21端為正、22端為負(fù)；次級繞組3的電壓極性同樣為31端為正、32端為負(fù)，輸入電壓源能量經(jīng)變壓器1、整流電路9、濾波電路10傳輸?shù)捷敵龆耍瑫r變壓器初級勵磁電流線性增加，參考圖9的Ton段。當(dāng)主開關(guān)管關(guān)斷時，由于變壓器勵磁電感反電動勢的作用，變壓器初級繞組上的電壓極性反轉(zhuǎn)，變?yōu)?2端為正、21端為負(fù)，變壓器輔助繞組4的41為正、42為負(fù)，產(chǎn)生的電壓正好可以可靠驅(qū)動有源箝位開關(guān)管7導(dǎo)通并對箝位電容5充電，從而將變壓器1中儲存的磁能轉(zhuǎn)化成箝位電容5儲存的電能，參考圖9中的Toff段。這樣不僅實現(xiàn)了變壓器1的磁通復(fù)位，而且將主開關(guān)管6關(guān)斷時的漏源電壓箝位在一個較低的水平。

變壓器1的初級、次級以及輔助繞組的匝數(shù)取決于負(fù)載所要的輸出電壓和箝位開關(guān)管所需要的啟動電壓。例如，通信行業(yè)典型的輸入電壓是48伏，而需要的典型的輸出電壓是5伏，假如箝位開關(guān)管需要的啟動電壓為10伏左右，則初級、次級以及輔助繞組的匝數(shù)比大約為10∶1∶2。

由于箝位電容5的電容量足夠大，因此箝位電容5兩端的電壓與時間的關(guān)系可以忽略不計。在穩(wěn)態(tài)條件下，初級繞組上的電壓秒乘積在初級開關(guān)導(dǎo)通和斷開期間相等，因此可表示為：

???????(Vin)·(Ton)=(Vc)·(Toff)