[發(fā)明專利]自驅(qū)動(dòng)有源輔助網(wǎng)絡(luò)的軟開關(guān)全橋直流變換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110226471.0
• 申請日: 2011-08-09
• 公開（公告）號: CN102931843A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳仲;史良辰;季鋒;劉沙沙
• 申請（專利權(quán)）人: 陳仲
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自驅(qū)動(dòng)有源輔助網(wǎng)絡(luò)的軟開關(guān)全橋直流變換器。

背景技術(shù)

移相控制軟開關(guān)全橋變換器由于綜合了PWM開關(guān)和諧振型開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，在開關(guān)過程中，利用諧振技術(shù)實(shí)現(xiàn)零電壓/零電流開關(guān)，開關(guān)過程結(jié)束后又回到普通的PWM狀態(tài)，它同時(shí)具備了開關(guān)損耗小，通態(tài)損耗低及PWM調(diào)壓等優(yōu)點(diǎn)，因此在中大功率的直流變換場合受到廣泛的青睞。

傳統(tǒng)的移相控制零電壓開關(guān)全橋變換器在負(fù)載較輕時(shí)滯后臂會(huì)失去軟開關(guān)，為此可以增加變壓器漏感或串聯(lián)諧振電感，但這會(huì)帶來變壓器二次側(cè)占空比的丟失，導(dǎo)致需要減小變壓器原副邊匝比來補(bǔ)償丟失的占空比，這又使得效率降低。同時(shí)變壓器漏感或串聯(lián)諧振電感的增大引發(fā)了變壓器二次側(cè)寄生振蕩。為了減小變壓器漏感或串聯(lián)諧振電感，加入輔助網(wǎng)絡(luò)成為一種趨勢。有文獻(xiàn)在滯后臂并聯(lián)有源輔助網(wǎng)絡(luò)，在輔助電感中存儲能量來幫助滯后臂實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，輔助開關(guān)管的控制簡單，但在全負(fù)載范圍內(nèi)輔助網(wǎng)絡(luò)中的能量恒定不變，負(fù)載較重時(shí)，變壓器漏感中存儲的能量已經(jīng)滿足實(shí)現(xiàn)滯后臂ZVS條件，輔助能量存在大量損耗，從而降低了效率。有文獻(xiàn)雖然可以實(shí)現(xiàn)有源輔助網(wǎng)絡(luò)中存儲的能量隨負(fù)載電流的變化而變化，減小了輔助網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)通損耗，但其對輔助開關(guān)管的控制十分復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述變換器所存在的技術(shù)缺陷提供一種自驅(qū)動(dòng)有源輔助網(wǎng)絡(luò)的軟開關(guān)全橋直流變換器，輔助開關(guān)管控制簡單，輔助網(wǎng)絡(luò)能量隨負(fù)載的變化而自適應(yīng)的變化，且在較寬負(fù)載范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)主功率開關(guān)管的零電壓開關(guān)，導(dǎo)通損耗降低，變換器效率得到提高。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明自驅(qū)動(dòng)有源輔助網(wǎng)絡(luò)的軟開關(guān)全橋直流變換器，包括直流電源、結(jié)構(gòu)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(gè)逆變橋臂都包括二個(gè)開關(guān)管、二個(gè)體二極管和二個(gè)寄生電容，第一開關(guān)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(gòu)成逆變橋臂的正輸入端，第一開關(guān)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(guān)管的漏極、第二體二極管陰極、第二寄生電容的一端連接構(gòu)成逆變橋臂的輸出端，第二開關(guān)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(gòu)成逆變橋臂的負(fù)輸入端，直流電源的正極分別接第一逆變橋臂和第二逆變橋臂的正輸入端，直流電源的負(fù)極分別接第一逆變橋臂和第二逆變橋臂的負(fù)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，隔離變壓器原邊繞組具有一中心抽頭，其特征在于：

還包括由輔助橋臂、輔助變壓器、輔助電容和輔助電感構(gòu)成的有源輔助網(wǎng)絡(luò)；其中輔助橋臂包括二個(gè)輔助開關(guān)管和兩個(gè)輔助二極管，第一輔助開關(guān)管的漏極接第一輔助二極管的陰極構(gòu)成輔助橋臂的正輸入端，第一輔助開關(guān)管的源極分別接第一輔助二極管的陽極、第二輔助開關(guān)管的漏極、第二輔助二極管的陰極構(gòu)成輔助橋臂的輸出端，第二輔助開關(guān)管的源極接第二輔助二極管的陽極構(gòu)成輔助橋臂的負(fù)輸入端，直流電源的正負(fù)極分別接輔助橋臂的正負(fù)輸入端。輔助變壓器原邊繞組的輸入端接隔離變壓器原邊繞組的中心抽頭端，輔助變壓器原邊繞組的輸出端接輔助電容的輸入端，輔助變壓器包括兩個(gè)匝數(shù)相同的副邊繞組，其中第一副邊繞組與輔助變壓器原邊繞組的輸入端是異名端的一端接第一輔助開關(guān)管的柵極，第一副邊繞組的另一端接第一輔助開關(guān)管的源極，第二副邊繞組與輔助變壓器原邊繞組的輸入端是同名端的一端接第二輔助開關(guān)管的柵極，第二副邊繞組的另一端接第二輔助開關(guān)管的源極，輔助電容的輸出端接直流電源的負(fù)極，輔助電感的輸入端接第二逆變橋臂的輸出端，輔助電感的輸出端接輔助橋臂的輸出端。

本發(fā)明披露了自驅(qū)動(dòng)有源輔助網(wǎng)絡(luò)的軟開關(guān)全橋直流變換器，其可以在寬負(fù)載范圍實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開關(guān)，并基本消除了變壓器二次側(cè)的寄生振蕩。與原有技術(shù)相比其主要技術(shù)特點(diǎn)是，利用所述輔助變壓器的副邊繞組電壓作為輔助開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電壓，控制簡單，且輔助開關(guān)管工作在零電流開通條件，輔助開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電壓占空比隨負(fù)載電流的變化而自適應(yīng)的變化，存儲于輔助電感的能量可以隨負(fù)載的變化而自適應(yīng)的變化，不僅能幫助滯后管在輕載甚至空載時(shí)實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，并且降低了輔助網(wǎng)絡(luò)在重載時(shí)的導(dǎo)通損耗，由于隔離變壓器漏感取值小，輸出整流管因反向恢復(fù)引起的損耗大大減小，輸出整流管的電壓應(yīng)力也隨之減小，變換器的效率得到提高。

附圖說明

附圖1是傳統(tǒng)的零電壓開關(guān)全橋變換器結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2是本發(fā)明的自驅(qū)動(dòng)有源輔助網(wǎng)絡(luò)的軟開關(guān)全橋直流變換器電路結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖3是本發(fā)明的自驅(qū)動(dòng)有源輔助網(wǎng)絡(luò)的軟開關(guān)全橋直流變換器主要工作波形示意圖。