[實(shí)用新型]一種單端正向直流至直流轉(zhuǎn)換器

無(wú)效

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

本實(shí)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(lái)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(gè)電連接在輸入電壓源和負(fù)載之間的變壓器、功率開(kāi)關(guān)管、有源箝拉開(kāi)關(guān)管、箝位電容、整流電路和濾波電路，通過(guò)功率開(kāi)關(guān)管的通、斷向變壓器的次級(jí)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(kāi)關(guān)管斷開(kāi)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(kāi)關(guān)管、箝位電容使變壓器磁通有源復(fù)位，同時(shí)將功率開(kāi)關(guān)管上的電壓箝位在一個(gè)較低水平，減少開(kāi)關(guān)器件電應(yīng)壓力和消除變壓器次級(jí)整流電路中的開(kāi)關(guān)管上不應(yīng)有的空載時(shí)間。有源箝位開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)，一般由專門(mén)的控制電路對(duì)功率開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行反相延時(shí)處理后，得到箝位開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，或者控制電路采用專用集成電路芯片產(chǎn)生兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中一路包含箝位開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。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(lái)隔離兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)。因此，控制電路元件數(shù)目多、工作過(guò)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(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本實(shí)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(jiǎn)單可靠，能使現(xiàn)有的控制電路得以簡(jiǎn)化，同時(shí)能使現(xiàn)有變壓器磁通可靠復(fù)位，以及減小開(kāi)關(guān)器件的電應(yīng)壓力。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

從上述本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型的本質(zhì)是在變壓器的初級(jí)繞組側(cè)增加一個(gè)輔助繞組，用以控制箝位開(kāi)關(guān)管的通斷，使得當(dāng)主開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)時(shí)，有源箝位開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，進(jìn)而將變壓器的磁通復(fù)位，并將主開(kāi)關(guān)管的漏源電壓箝位在較低水平。由于僅增加一個(gè)輔助繞組，且該繞組僅用于控制箝位開(kāi)關(guān)管，所需匝數(shù)很少，而且在控制箝位開(kāi)關(guān)管過(guò)程中不需對(duì)電路的任何參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，因此，本實(shí)用新型簡(jiǎn)單可靠，能使現(xiàn)有的控制電路得以簡(jiǎn)化，進(jìn)而減小轉(zhuǎn)換器的體積，同時(shí)由于當(dāng)主開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)時(shí)，有源箝位開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，因此能當(dāng)主開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)時(shí)使變壓器磁通可靠復(fù)位，并減小了主開(kāi)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(shí)用新型不同的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型第一個(gè)實(shí)施方式的電路原理圖；

圖2是本實(shí)用新型第二個(gè)實(shí)施方式的電路原理圖；

圖3是本實(shí)用新型第三個(gè)實(shí)施方式的電路原理圖；

圖4是本實(shí)用新型第四個(gè)實(shí)施方式的電路原理圖；

圖5是本實(shí)用新型第五個(gè)實(shí)施方式的電路原理圖；

圖6是本實(shí)用新型第六個(gè)實(shí)施方式的電路原理圖；

圖7是本實(shí)用新型第七個(gè)實(shí)施方式的電路原理圖；

圖8是本實(shí)用新型第八個(gè)實(shí)施方式的電路原理圖；

圖9是本實(shí)用新型第九個(gè)實(shí)施方式的電路原理圖；

由于本實(shí)用新型的所有實(shí)施方式的工作原理相類似，現(xiàn)以第一個(gè)實(shí)施方式為例敘述本實(shí)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(kāi)關(guān)管6在控制電路8的控制下導(dǎo)通時(shí)，加載于變壓器1的初級(jí)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(jí)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(shí)變壓器初級(jí)勵(lì)磁電流線性增加，參考圖9的Ton段。當(dāng)主開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，由于變壓器勵(lì)磁電感反電動(dòng)勢(shì)的作用，變壓器初級(jí)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(dòng)有源箝位開(kāi)關(guān)管7導(dǎo)通并對(duì)箝位電容5充電，從而將變壓器1中儲(chǔ)存的磁能轉(zhuǎn)化成箝位電容5儲(chǔ)存的電能，參考圖9中的Toff段。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了變壓器1的磁通復(fù)位，而且將主開(kāi)關(guān)管6關(guān)斷時(shí)的漏源電壓箝位在一個(gè)較低的水平。

變壓器1的初級(jí)、次級(jí)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(kāi)關(guān)管所需要的啟動(dòng)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(kāi)關(guān)管需要的啟動(dòng)電壓為10伏左右，則初級(jí)、次級(jí)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(shí)間的關(guān)系可以忽略不計(jì)。在穩(wěn)態(tài)條件下，初級(jí)繞組上的電壓秒乘積在初級(jí)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通和斷開(kāi)期間相等，因此可表示為：

???????(Vin)·(Ton)=(Vc)·(Toff)