[實用新型]一種準諧振軟開關雙管反激DC/DC變換器

有效

• 申請號: 201720985547.0
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN207218541U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 許建平;黃陽強;殷剛;馬紅波
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M3/338
• 分類號: H02M3/338;H02M3/335
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙)51245
• 代理人: 張澎

技術領域

本實用新型涉及電源，更具體地說，涉及一種準諧振軟開關雙管反激DC/DC變換器。

背景技術

隨著電力電子技術的高速發展，功率變換器的高功率密度和小型化越來越受到重視，而變換器開關頻率的提高對實現高功率密度和小型化有著非常重要的作用。然而隨著開關頻率的提高，器件的開關損耗增加，降低了變換器效率，進而限制了變換器的高功率密度和小型化。單管反激變換器具有電路簡單、輸入與輸出電氣隔離等優點，廣泛應用于中小功率場合。然而，由于變壓器漏感的存在，在開關管關斷瞬間，漏感產生電壓尖峰，使開關管承受很高的電壓應力。同時，傳統單管反激變換器工作在硬開關狀態，開關損耗大且電磁干擾嚴重，影響了反激變換器的性能。準諧振反激變換器實現了開關管漏源電壓的谷底開通，降低了開關損耗，但開關頻率隨負載的減小而增加，嚴重影響了輕載效率，且開關頻率受輸入電壓影響較大。在傳統準諧振控制的基礎上加入最高頻率限制功能，一定程度上可以提高輕載效率，但開關管的電壓應力大。將有源鉗位技術引入單管反激變換器，可以實現主開關管與鉗位開關管的ZVS導通，但變換器開關管電壓應力大，此外，由于其互補控制方式，循環能量大、輕載效率低。非對稱半橋反激變換器在實現主開關管和輔助開關管ZVS導通的同時，將開關管電壓應力鉗位在輸入電壓，但其諧振損耗高，開關管電流應力大，輕載效率低。雙管反激變換器的所有開關管的電壓應力鉗位在輸入電壓，且漏感能量直接回饋到輸入電源，無需增加額外的吸收電路，可提高變換器的效率。但由于該變換器工作在硬開關狀態，并且占空比不能大于50％，限制了其應用。將有源鉗位技術和準諧振技術引入雙管反激變換器，雖然實現了開關管的ZVS導通，但卻增加了開關管的電壓應力。因此，需要尋求一種電路拓撲既能夠實現開關管的零電壓導通，降低開關管電壓應力，同時也能提高變換器輕載效率。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種開關電源的拓撲結構，使之克服現有技術的以上缺點。本實用新型要解決的技術問題在于，針對現在反激式變換器開關損耗嚴重、開關管電壓和電流應力高、輕載效率低、電磁干擾嚴重等缺點，提供一種控制方式簡單、開關管電壓電流應力低、能夠實現開關管零電壓導通、同時改進輕載效率的反激式變換器。

本實用新型實現其實用新型目的所采用的技術方案是：一種準諧振軟開關雙管反激DC/DC變換器，其特征在于，包括開關單元100、諧振單元200、高頻變壓器T、整流濾波單元300；所述開關單元100由二極管D₁、第一開關管S₁、第二開關管S₂和第三開關管S₃組成；所述諧振單元由隔直電容C_b和諧振電感L_r組成；所述高頻變壓器T用于存儲并傳遞能量,原邊繞組兩端通過諧振單元連接到第一開關管S₁和第三開關管S₃的連接點和二極管D₁和第二開關管S₂的連接點之間，副邊繞組兩端連接整流濾波單元D_r；所述整流濾波單元采用半波整流電路將高頻變壓器T存儲的能量傳遞到直流輸出；此處開關管的開關端是指其漏極和源極構成的開關通道。

所述開關單元100中，由二極管D₁、第一開關管S₁、第二開關管S₂和第三開關管S₃組成；直流輸入的正端依次通過二極管D₁與第二開關管S₂的開關端連接到直流輸入的負端；直流輸入的負端依次通過第三開關管S₃的開關端與第一開關管S₁的開關端連接到直流輸入的正端；

所述諧振單元200中，隔直電容C_b、諧振電感L_r與高頻變壓器T原邊串聯后分別連接在第一開關管S₁和第三開關管S₃的連接點和二極管D₁和第二開關管S₂的連接點之間；所述諧振電感L_r為獨立電感或變壓器之漏感或所述兩者之和。

更進一步地，所述高頻變壓器T原邊為一個繞組，副邊為一個或一個以上繞組。所述整流電路可采用二極管D₁整流或為采用同步整流電路。

所述二極管D₁和第三開關管S₃在電路拓撲中具有對稱性，其位置互換不改變換器的工作特性。