[發明專利]采用無源輔助電路零電壓開關全橋直流變換器

無效

• 申請號: 201110182346.4
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102857106A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 季飚;黃海燕;張麗平;高俊麗;胡華榮;遲亮
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/32;H02M1/44
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 鄭丹力

技術領域

發明涉及一種采用無源輔助電路零電壓開關全橋直流變換器，屬于恒頻、隔離的全橋直流變換器，其利用增加的輔助電路在整個輸入電壓和負載電流的范圍內工作。

背景技術

直直變換作為電力電子技術領域的一個重要組成部分，近年來得到了大量的研究。在中大功率的直流變換場合，全橋變換器由于開關管容易實現軟開關和采用恒定頻率控制而得到了廣泛的應用。近二十年來，出現了很多全橋變換器軟開關控制策略和電路拓撲。移相控制零電壓開關和移相控制零電壓零電流開關全橋變換器均可以實現開關管的軟開關。傳統的移相控制零電壓開關全橋變換器在負載較輕時滯后臂會失去軟開關，甚至在很輕載時，由于死區時間的限制，超前橋臂也會失去軟開關的條件。如果想拓寬原邊開關管的軟開關范圍，可以將附加的諧振電感與變壓器串聯。如果選擇合適的諧振電感，即便在小電流下也能實現超前臂開關的ZVS。不過，較大的諧振電感在全負載范圍均存儲較高的能量，使得產生相當大的循環能量，使變換器效率變低。此外，和變壓器一次側串聯大電感延長了一次電流從正變負或從負變正所需的時間。這個延長的換向時間引起變壓器二次側的占空比丟失，這又使得效率降低。最后，值得指出的是在整流器的截止期間，在變壓器的二次側具有嚴重的寄生振蕩。所謂寄生振蕩是由整流器的結電容和變壓器的漏感以及外部電感引起的。為了控制寄生振蕩，需要在二次側使用大的緩沖電路，這同樣使得電路的變換效率大為降低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的缺陷提供一種采用無源輔助電路零電壓開關全橋直流變換器，變換器工作在各種負載條件下都可以實現原邊開關管的零電壓開關，且輔助電路提供的能量可以隨著負載變化而自適應的變化，從而提高變換效率。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案：一種采用無源輔助電路零電壓開關全橋直流變換器，包括直流電源(V_in)、結構相同的第一逆變橋臂和第二逆變橋臂、隔離變壓器以及整流濾波電路；其中每個逆變橋臂都包括二個開關管、二個體二極管和二個寄生電容，第一開關管的漏極分別與第一體二極管陰極、第一寄生電容的一端連接構成逆變橋臂的正輸入端，第一開關管的源極分別與第一體二極管陽極、第一寄生電容的另一端、第二開關管的漏極、第二體二極管陰極、第二寄生電容的一端連接構成逆變橋臂的輸出端，第二開關管的源極分別與第二體二極管陽極、第二寄生電容的另一端連接構成逆變橋臂的負輸入端，直流電源(V_in)的正極分別接第一逆變橋臂和第二逆變橋臂的正輸入端，直流電源(V_in)的負極分別接第一逆變橋臂和第二逆變橋臂的負輸入端，隔離變壓器副邊繞組的輸出端接整流濾波電路的輸入端，其創新點在于：

還包括由輔助電感、第一輔助電容、第二輔助電容構成的無源輔助電路，其中輔助電感的輸入端接第一逆變橋臂的輸出端，輔助電感的輸出端與第二逆變橋臂的輸出端相連接，第一輔助電容的輸入端接直流電源(V_in)的正極，第一輔助電容的輸出端和第二輔助電容的輸入端相連接，第二輔助電容的輸出端接直流電源(V_in)的負極，隔離變壓器(3)兩個副邊繞組的異名端相連接。

相對于現有技術，本發明采用無源輔助電路零電壓開關全橋直流變換器，基本消除了變壓器二次側的寄生振蕩，并可以在全負載范圍實現開關管的零電壓開關。與原有技術相比的主要技術特點是，由于加入了輔助電路，使得在輕載時一部分能量儲存于輔助電路中，存儲于輔助電路的能量可以幫助原邊開關管在輕載甚至空載時實現軟開關，且儲存于輔助電路的能量隨著負載的變化而自適應的變化，由于變壓器漏感取值小，輸出整流二極管因反向恢復引起的損耗大大減小，輸出整流管的電壓應力也隨之減小，變換器的效率可以提高。

附圖說明

圖1是傳統的零電壓開關全橋變換器結構示意圖。

圖2是本發明采用無源輔助電路零電壓開關全橋直流變換器電路結構示意圖。

圖3是本發明采用無源輔助電路零電壓開關全橋直流變換器主要工作波形示意圖。

圖4～圖8是本發明采用無源輔助電路零電壓開關全橋直流變換器的各開關模態示意圖。