[發明專利]直流變換器的原邊箝位電路

有效

• 申請號: 200610121692.0
• 申請日: 2006-08-14
• 公開（公告）號: CN101127482A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 柏建國;劉小園;茹永剛;黃伯寧
• 申請（專利權）人: 艾默生網絡能源系統有限公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M3/335;H02M7/5387
• 代理公司: 深圳創友專利商標代理有限公司
• 代理人: 江耀純

技術領域

本發明涉及一種直流變換器的原邊箝位電路。

背景技術

現已公開的三電平DC/DC箝位電路拓撲如圖1和圖2所示。VC+和VC-分別為正負直流電壓源，Q1～Q4是開關管，D1～D4是反并聯二極管，D7～D8是箝位二極管，D9～D10是續流二極管，D5～D6是輸出整流二極管，Cb是隔直電容，Lr為諧振電感，T1是變壓器，Lf是輸出電感，Cf為輸出電容，R1為負載。其中圖1將D7和D8接在Lr和T1之間，構成箝位電路，將變壓器T1兩端電壓箝位在VC+和VC-；圖2中箝位電路是由D1、D7、D8、D4與Lr和T1構成的。

由于三電平DC/DC輸入是由正負直流電壓源VC+和VC-構成的，而在實際應用中直流電壓源一般由不控整流或三相PFC整流后經電解電容濾波構成。正負母線電解電容本身也存在均壓問題，再加上開關管Q1、Q4的驅動信號GA、GD和Q2、Q3的驅動信號GB、GC由于硬件電路參數一致性不同等原因造成脈寬不可能完全相同，所以經常導致變壓器T1兩端在每個開關周期內伏秒值不同，這樣變壓器T1就工作在偏磁狀態，存在T1飽和和開關管炸機的可能。

在電路中加入隔直電容Cb恰好可以解決變壓器T1偏磁的問題。但在實際應用中仍然有一些產品出現莫名其妙的炸機，工程師大多數認為炸機原因是由正負母線不均壓或驅動信號不一致造成的，所以花費很大精力去解決變換器正常工作時正負母線不均壓和驅動信號一致性問題。這樣在一定程度上減少了變壓器T1工作在偏磁狀態，也減少了炸機現象。然而仍有一些炸機現象無法確定原因，最終認為是個別現象，沒有繼續深入研究，也沒有人從箝位電路和電路拓撲上去查找原因。通過仔細分析我們發現將原邊箝位電路和隔直電容Cb一起使用時，電路拓撲本身就存在一定的隱患，由于有箝位電路D7和D8的存在，在工作的每個周期里給隔直電容提供了泄放通道，這樣隔直電容就不能完全發揮隔直作用，所以T1仍然會工作在偏磁狀態。而且在正負母線電壓嚴重不均壓時，D7和D8的電流應力會很大，需要選擇更大功率的二極管，否則二極管很容易損壞，此外電路的效率也因此降低。

圖3是現已公開的全橋DC/DC箝位電路拓撲，與圖1和圖2所示的三電平電路拓撲相比，全橋電路輸入只有一個電壓源，所以沒有電壓源均壓問題，但存在由于硬件驅動電路參數不同造成驅動脈沖不一致的問題，由于箝位電路D7和D8的存在，給隔直電容Cb提供了旁路，所以隔直電容Cb也不能完全起到隔直作用，在全橋電路工作過程中，驅動電路常常由于雷擊或浪涌等原因造成驅動脈沖嚴重不一致，甚至出現丟波現象，由于隔直電容Cb不能起到完全的隔直作用，此時變壓器就會出現嚴重偏磁而飽和，開關管如果沒有保護措施就會損壞。

發明內容

本發明的目的就是提供一種直流變換器的原邊箝位電路，解決上面所述的現有技術中箝位電路拓撲在某些工作條件下會給隔直電容Cb提供泄放通道，導致變壓器T1偏磁飽和、并進而導致開關管損壞問題。

本發明解決上述問題的方案是：一種直流變換器的原邊箝位電路，包括：隔直電容、諧振電感、變壓器、箝位二極管，所述諧振電感一端與變壓器原邊相連，另一端用于通過隔直電容與直流變換器的開關管的中點相連，或直接與直流變換器的開關管的中點相連；所述箝位二極管首尾相連構成串聯電路，其串聯電路的陽極和陰極分別接直流電壓源的負極和正極，被箝位點就位于諧振電感與變壓器原邊之間，其特征是：在諧振電感與變壓器之間的被箝位點到箝位二極管的首尾相連的接點之間連接有防泄電容。

優選地，

還包括衰減電阻，與防泄電容相串聯。使得箝位二極管中的箝位電流很快得到衰減。

或者，還包括兩個衰減電阻：第一衰減電阻和第二衰減電阻，串聯于所述箝位二極管首尾相連構成的串聯電路的串聯接點處。

所述諧振電感由互感器組成。

所述防泄電容的取值滿足Cb/25＜C1＜Cb/8，其中Cb為隔直電容的取值。

所述防泄電容值還滿足：R2*C1＜T/2，其中T為變換器的開關頻率，R2為衰減電阻的取值，或者，當有兩個衰減電阻時，R2為第一衰減電阻的取值。