[發明專利]一種推挽串聯諧振軟開關變換器

無效

• 申請號: 201310634088.8
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN103595260A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 祿盛;陳龍;樸昌浩
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H02M3/337
• 分類號: H02M3/337;H02M1/44
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明涉及電力電子的變換技術領域，具體涉及一種推挽型開關變換器。

背景技術

目前，推挽拓撲變換器由于其自身特點得到廣泛應用，在低電壓輸入高電壓輸出的場合尤為突出。隨著電力電子技術的發展，對電源產品提出了小型化，輕量化，高效率的要求。在推挽變換器中濾波電感、電容和變壓器占體積和重量的很大比例，減小這些元器件的體積和重量是小型化、輕量化的主要途徑。推挽變換器電路中，提高開關頻率可以相應的提高濾波器的截止頻率，從而選用較小的電感和電容，降低濾波器的體積和重量；提高開關頻率同樣可以降低變壓器的體積和重量；但是提高開關頻率的同時，開關損耗增大，二極管反向恢復等問題加劇，電路效率下降，電磁干擾增大。

發明內容

本發明的目的為解決現有推挽電路在提高開關頻率引起的開關損耗增大，二極管反向恢復加劇，電路效率下降和電磁干擾等問題，提供了一種結構簡單、輕量化、開關變換器效率高，電磁干擾小的推挽變換器。

本發明的技術方案如下：

一種推挽串聯諧振軟開關變換器，包括原邊推挽電路，用于將直流輸入電壓轉換為交流電壓；隔離變壓器，用于將交流電壓進行升壓，其原邊繞組中間抽頭形成兩繞組；副邊整流電路，用于將升壓后的交流電壓進行全波整流，產生直流高壓；輸出電路，用于儲存副邊整流電路所輸出的直流電能。

所述原邊推挽電路包括一個直流電源、第一功率開關管Q1、第二功率開關管Q2和兩個充放電電容C1、C2，其中第一功率開關管Q1的漏極與所述隔離變壓器的原邊第一繞組N1的異名端相連，第二功率開關管Q2的漏極與所述隔離變壓器的原邊第二繞組N2的同名端相連，第一功率開關管Q1的源極和第二功率開關管Q2的源極相連并接地；所述充放電電容C1并聯在第一功率開關管Q1源極和漏極兩端，充放電電容C2并聯在第一功率開關管Q2源極和漏極兩端；所述直流電源的正極與隔離變壓器原邊的中間抽頭點相連，直流電源的負極與第一和第二功率開關管源極連接點相連。

所述副邊整流電路為由二極管D3、D4、D5和D6組成的全波整流橋，二極管D3和二級管D4共陰極，二極管D5和二極管D6共陽極，二極管D3的陽極和二極管D5的陰極相連，二極管D4的陽極和二極管D6的陰極相連。

所述隔離變壓器副邊繞組的同名端通過串聯一個諧振單元與全波整流電路相連，其中諧振單元由電感L和電容C串聯而成，電感L的一端與隔離變壓器副邊繞組的同名端相連，電容C的一端與全波整流電路的二極管D3的陽極相連，所述隔離變壓器副邊繞組的異名端與二極管D4陽極和二極管D6的陰極相連。

所述輸出電路由輸出電容C3組成，供電給負載RL，輸出電容C3的一端與全波整流橋的二極管D3、D4的共陰極相連，輸出電容C3的另一端與全波整流橋的二極管D5、D6的共陽極相連。

進一步，所述的充放電電容C1和C2可選功率開關管的寄生電容，也可采用獨立電容。

進一步，所述諧振單元的電感L為所述隔離變壓器的等效漏感，也可以為獨立電感；諧振單元的電容C為高頻特性較好的聚丙烯電容（CBB）；所述第一和第二功率開關管采用場效應管。

本發明推挽串聯諧振軟開關變換器的隔離變壓器原邊的電路工作于推挽方式，通過隔離變壓器副邊的諧振單元產生諧振電流電壓實現功率輸入單元在軟開關模式下工作，實現第一和第二功率開關管工作在零電流關斷和零電壓開通狀態，并且整流單元工作于零電流關斷狀態。

本發明具有以下優點：

1、該推挽串聯諧振軟開關變換器結構簡單，根據傳統推挽變換器作必要改進便可形成，結構簡單；

2、該推挽串聯諧振軟開關變換器諧振單元體積小，不會過度增加變換器的體積和重量，利于變換器的輕量化；

3、該推挽串聯諧振軟開關變換器效率比傳統變換器有更高的變換效率；

4、該變換器可消除開關操作引起的開關噪聲，改善了變換器的電磁兼容EMC效果。

附圖說明

圖1為現有技術的傳統推挽式變換器的原理圖；

圖2為本發明的推挽式諧振軟開關變換器的原理圖；

圖3為硬開關模式和諧振軟開關模式下功率開關管的開關狀態示意圖；

圖4為本發明推挽式諧振軟開關變換器的工作階段1的原理示意圖；

圖5為本發明推挽式諧振軟開關變換器的工作階段2的原理示意圖；

圖6為本發明推挽式諧振軟開關變換器的工作階段3的原理示意圖；

圖7為本發明推挽式諧振軟開關變換器的工作階段4的原理示意圖；