[發(fā)明專利]一種隔離型有源箝位交錯并聯(lián)DC/DC變換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810061813.6
• 申請日: 2008-05-12
• 公開（公告）號: CN101282089A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何湘寧;汪東
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流—直流變換器，具體說是隔離型有源箝位交錯并聯(lián)DC/DC變換器。

背景技術(shù)

常規(guī)的反激型(Flyback)交錯并聯(lián)直流—直流變換器，包括兩個反激變壓器，兩個輸出二極管，兩個功率開關(guān)管，第一反激變壓器的第一繞組的一端以及第二反激變壓器的第一繞組的一端共同與輸入電源的正端相連，第一反激變壓器的第一繞組的另一端與第一功率開關(guān)管的漏極相連，第二反激變壓器的第一繞組的另一端與第二功率開關(guān)管的漏極相連。第一反激變壓器的第二繞組的一端以及第二反激變壓器的第二繞組的一端共同與輸出電容的負(fù)端相連，第一反激變壓器的第二繞組的另一端與第一輸出二極管的陽極相連，第二反激變壓器的第二繞組的另一端與第二輸出二極管的陽極相連，第一與第二輸出二極管的陰極共同與輸出電容的正端相連。這種交錯并聯(lián)直流—直流變換器輸出功率等級較小，功率開關(guān)管的電流應(yīng)力較大，功率開關(guān)管為硬開關(guān)工作，開關(guān)損耗較大。近年來，相繼研究了一些軟開關(guān)電路，主要有兩種：一種是通過附加有源功率開關(guān)和無源電感、電容等器件實現(xiàn)功率開關(guān)管的軟開關(guān)；另一種是通過附加二極管和無源電感、電容等器件實現(xiàn)功率開關(guān)管的軟開關(guān)。這兩種方法雖然可以實現(xiàn)功率開關(guān)管的軟開關(guān)，但是外加電路復(fù)雜，而且不能降低功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力，也不能提高變換器的輸出功率等級。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種功率開關(guān)管電壓應(yīng)力小，結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)管數(shù)量少，成本低，且無能量損耗的具有高輸出功率等級的隔離型有源箝位交錯并聯(lián)DC/DC變換器。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，隔離型有源箝位交錯并聯(lián)DC/DC變換器包括兩個功率開關(guān)管，兩個鉗位二極管，兩個輸出二極管，一個輔助功率開關(guān)管，一個箝位電容，兩個開關(guān)電容，一個輸出電容和兩個反激變壓器，第一反激變壓器有兩個繞組，第二反激變壓器有兩個繞組，第一反激變壓器的第一繞組的一端和第二功率開關(guān)管的漏極共同與輸入電源的正端相連，第一反激變壓器的第一繞組的另一端與第一功率開關(guān)管的漏極以及輔助功率開關(guān)管的漏極相連，第二反激變壓器的第一繞組的一端與箝位電容的一端以及第二功率開關(guān)管的源極相連，箝位電容的另一端與輔助功率開關(guān)管的源極相連，第二反激變壓器的第一繞組的另一端以及第一功率開關(guān)管的源極與輸入電源的地相連，第一反激變壓器的第二繞組的一端與第一鉗位二極管的陽極以及第二開關(guān)電容的一端相連，第一鉗位二極管的陰極與第一輸出二極管的陽極以及第一開關(guān)電容的一端相連，第二反激變壓器的第二繞組的一端與第二鉗位二極管的陽極以及第一開關(guān)電容的另一端相連，第二鉗位二極管的陰極與第二輸出二極管的陽極以及第二開關(guān)電容的另一端相連，第一輸出二極管的陰極與第二輸出二極管的陰極以及輸出電容的正端相連，輸出電容的負(fù)端與第一反激變壓器的第二繞組的另一端以及第二反激變壓器的第二繞組的另一端共同與輸出的地相連；上述第一反激變壓器的第一繞組與第二功率開關(guān)管的漏極連接端和第一反激變壓器的第二繞組的接地端為第一反激變壓器的同名端；第二反激變壓器的第一繞組與箝位電容的連接端和第二反激變壓器的第二繞組的接地端為第二反激變壓器的同名端。

工作時，利用兩個反激變壓器的第二繞組和與之串聯(lián)的開關(guān)電容實現(xiàn)了電路的高輸出功率等級；利用第一功率開關(guān)管漏、源極間自身存在的并聯(lián)電容以及第二功率開關(guān)管漏、源極間自身存在的并聯(lián)電容，實現(xiàn)了第一功率開關(guān)管和第二功率開關(guān)管的零電壓關(guān)斷；箝位電容收集第一反激變壓器與第二反激變壓器的漏感能量，并最終轉(zhuǎn)移到輸入端，實現(xiàn)了箝位電路的無損吸收。在整個開關(guān)周期中，通過控制第一功率開關(guān)管、第二功率開關(guān)管、輔助開關(guān)管的門極脈沖，可使第一、第二功率開關(guān)管，輔助開關(guān)管實現(xiàn)零電壓開通和零電壓關(guān)斷。

本發(fā)明的隔離型有源箝位交錯并聯(lián)DC/DC變換器，利用兩個反激變壓器的第二繞組和與之串聯(lián)的開關(guān)電容提高了變換器的輸出功率等級，只使用了一個輔助開關(guān)管與一個箝位電容組成的串聯(lián)電路就可以無損地吸收和轉(zhuǎn)移兩個反激變壓器的漏感能量，并實現(xiàn)了第一、第二功率開關(guān)管的零電壓開通，利用第一、第二功率開關(guān)管的并聯(lián)電容實現(xiàn)了第一、第二功率開關(guān)管的零電壓關(guān)斷，利用第一、第二功率開關(guān)管和輔助開關(guān)管的門極安排，實現(xiàn)了輔助開關(guān)管的零電壓開通和零電壓關(guān)斷，無需額外的電感元件，從而附加元件少，結(jié)構(gòu)簡單，有源器件數(shù)量少，成本低，無需額外的檢測電路，電路中無能量損耗元件，可提高變換器的輸出增益與電路效率，且換流過程中，功率開關(guān)管關(guān)斷時無電壓過沖，續(xù)流二極管關(guān)斷時無電流過沖。

附圖說明

圖1是隔離型有源箝位交錯并聯(lián)DC/DC變換器的電路圖。

具體實施方式