[實用新型]復用橋臂的雙輸出直流-直流變換器

無效

• 申請號: 200920086296.8
• 申請日: 2009-06-09
• 公開（公告）號: CN201435676Y
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: 康勇;陳宇;彭力
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10;H02M3/315
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本實用新型涉及直流-直流變換器，尤其是全橋移相控制直流-直流變換器及半橋頻率控制直流-直流諧振變換器。

背景技術

雙輸出電源可以提供兩路獨立的可調電壓，也可提供正負對稱的可調電壓，因而得到廣泛應用。相對于單管變換結構的雙輸出電源，橋式結構可以提供更大的功率容量，并且易于以令各功率開關管工作于軟開關狀態，因而在大功率場合得到了廣泛應用。然而，由于橋式結構需要多個功率開關管，成本較高，體積較大，因此，如何有效地利用功率元件，提高器件的利用率，是一個十分有研究價值的問題。

為了提高器件的利用率，引入移相全橋變換器橋臂復用的概念。由于全橋變換器是由兩個半橋變換器組合而成，上下管互補導通，且全橋變換器是依靠兩個半橋之間的相移來調節輸出的，在不影響全橋變換器移相功能實現的前提下，若可以利用其中的各個半橋變換器來實現另一路輸出，就可以實現功率開關管的復用，以提高器件的利用率，提高功率密度，降低成本與體積。

名為“一種新型移相全橋軟開關變換器”，公開號101202507，公開日2008年6月18日的中國專利申請，是實現上述功率橋臂復用的一個例子。該發明包括第一變壓器、第二變壓器、整流電路、濾波電路和電容支路、滯后橋臂及超前橋臂。其中電容支路、滯后橋臂和第一變壓器原邊繞組構成一個半橋拓撲結構；第二變壓器的原邊繞組、滯后橋臂與超前橋臂構成一個全橋拓撲結構。整流電路、濾波電路依次連接在第一變壓器和第二變壓器副邊繞組之后；兩路輸出可形成兩個獨立的輸出，也可以串聯疊加形成總輸出。該發明中的全橋部分以移相控制的方式提供大部分功率；滯后橋臂工作于固定的頻率與脈寬，與之相連的第一變壓器工作于半橋方式，提供小部分功率。通過合理設計第一變壓器的激磁電感，可使其存儲的能量足夠對滯后橋臂實現零電壓開通。兩路輸出串聯疊加成總輸出，由于半橋提供的功率只占總輸出功率的小部分，因此通過調節全橋的相移，可以在一定范圍內調節總輸出電壓。

該發明工作于固定開關頻率，復用了全橋結構中的一個半橋，利用該半橋向負載側傳送一部分功率的同時實現了功率開關管全負載范圍內的零電壓開關。該發明的缺點是：半橋工作于固定頻率與脈寬，因而其傳送的功率是恒定的，該路輸出電壓事實上是不可控的。

名為“一種隔離型多路輸出直流-直流變換器”，公開號1790887，公開日2006年6月21日的中國專利申請，是實現橋臂復用的另一個例子。該發明在全橋變換器的第一逆變橋臂中點與電源負端之間接有第一路輸出電路，形成一個半橋拓撲結構；在第二逆變橋臂中點與電源負端之間接有第二路輸出電路，形成另一個半橋拓撲結構；在第一逆變橋臂與第二逆變橋臂的中點之間接有第三路輸出電路，形成一個全橋拓撲結構。該發明工作于固定開關頻率，其中第一路輸出電壓依靠第一逆變橋臂的占空比調節；第二路輸出電壓依靠第二逆變橋臂的占空比調節；第三路輸出依靠第一逆變橋臂與第二逆變橋臂之間的相移來調節。

該發明復用了全橋中的兩個半橋，并且得到三路可精確調節的輸出。該技術的缺點是：各路輸出均處于不對稱工作狀態，變壓器利用不充分；各輸出之間互相影響，耦合嚴重；控制策略涉及占空比與移相之間的配合，實現困難。

發明內容

為了克服上述電路的缺點，本實用新型提供一種復用橋臂的雙輸出直流-直流變換器，該變換器可以得到兩路輸出，且各路輸出均精確可調，還可以提高效率與功率密度，并具有簡單的控制方式。

本實用新型提供的復用橋臂的雙輸出直流-直流變換器，包括第一、第二逆變橋臂及第一、第二輸出電路；

所述第一、第二逆變橋臂中的功率開關管均帶有反并聯二極管，在第一逆變橋臂中，第一功率開關管S₁的漏極與電源正端相連；源極與第二功率開關管S₂的漏極相連；第二功率開關管S₂的源極與電源負端相連；第一功率開關管源極與第二功率開關管漏極之間的連結點作為第一逆變橋臂的中點A；上述的第二逆變橋臂中，第三功率開關管S₃的漏極與電源正端相連；源極與第四功率開關管S₄的漏極相連；第四功率開關管S₄的源極與電源負端相連；第三功率開關管S₃源極與第四功率開關管S₄漏極之間的連結點作為第二逆變橋臂的中點B；

第一路輸出電路的第一、第二輸入端分別與第一逆變橋臂中點A與第二逆變橋臂中點B連接；第二路輸出電路的第一輸入端與第二逆變橋臂中點B連接，第二路輸出電路的第二輸入端與電源負端連接；