[實用新型]一種Boost全橋隔離型變換器及其復合有源箝位電路

有效

• 申請號: 201820591829.7
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN208158437U
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 李有財;張勝發;陳志堅;連祥發
• 申請（專利權）人: 福建星云電子股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 福州市鼓樓區京華專利事務所(普通合伙) 35212
• 代理人: 林云嬌

本實用新型提供一種Boost全橋隔離型變換器及其復合有源箝位電路，所述復合有源箝位電路應用在具有隔離功能、全橋、升壓類拓撲的電路中，高頻變壓器原邊的振蕩電壓得到了有效的抑制，降低了開關管被擊穿的危險，提升了系統工作的可靠性，且電容吸收的能量無損轉移到輸出端，相比RCD緩沖電路，提升了開關電源的效率，相比無源無損吸收電路，減少了開關管的電壓應力且可以適用于比較高的開關頻率場合的開關電源等電力電子產品中，所述Boost全橋隔離型變換器在實現能量無損的情況下，還適用于比較高的開關頻率場合。

技術領域

本實用新型涉及電力電子技術領域，特別是一種Boost全橋隔離型變換器及其復合有源箝位電路。

背景技術

Boost(升壓)全橋隔離型變換器是一種既能實現大升壓比又能實現電氣隔離的DC-DC變換拓撲，在電動汽車系統、電池儲能系統、可再生能源發電以及超導儲能系統領域有廣闊的應用前景。與其它拓撲相比，該類拓撲由于儲能式變壓器的電感能夠起到限流作用，在負載過載甚至短路時具有過流和短路保護能力，主電路的開關管容易實現軟開關等特點，因而廣泛應用于開關電源等電力電子產品領域。

圖1和圖2為兩種Boost全橋隔離型拓撲，圖1為隔離型DC-DC變換器，包括直流輸入電源V1、升壓電感L、原邊橋臂、變壓器漏感L_lk、原邊隔直電容C_b、高頻變壓器T_x、原邊匝數為N_p，副邊匝構數為N_s，輸出整流電路、輸出濾波電容C_o、負載電阻R。原邊橋臂由開關管M₁～M₄成，D₁～D₄為開關管M₁～M₄的寄生二極管，輸出整流電路由整流二極管D₅～D₈構成。

圖2為單級Boost APFC(有源功率因素校正)電路，包括交流輸入電源V1，輸入整流電路，升壓電感L，橋式逆變電路，高頻變壓器Tx(匝數比為N_p和N_s)，L_lk為高頻變壓器的漏感，輸出整流電路，Lo為輸出濾波電感，C_o為輸出濾波電容，R為負載電阻。輸入整流電路由二極管D₉～D₁₂構成，橋式逆變電路由開關管M₁～M₄構成，D₁～D₄分別對應開關管的內部寄生電容，輸出整流電路由二極管D₅～D₈構成。

圖3是圖1和圖2開關管M₁～M₄的開關時序。所有功率開關管占空比D均等于0.5，上橋臂功率開關M₁與M₃互為反相，下橋臂功率開關M₂與M₄互為反相，功率開關M₄驅動信號相對于功率開關M₁驅動信號和功率開關M₂驅動信號相對于功率開關M₃驅動信號的移相均為θ，式中，(0<θ<180)為每對功率開關M₁與M₃、M₂與M₄共同導通時間所對應的角度。

但此類拓撲也存在一個比較嚴重的缺陷：實際電路并不是理想的，電路中總是有雜散電感，功率開關管存在結電容，隔離變壓器存在漏感，由于高頻變壓器T原邊繞組漏感L_lk的存在，當橋臂開關管由直通狀態向對臂導通狀態切換時，因為沒有釋放回路，電感中的能量不能瞬間流入變壓器原邊，開關管的結電容會與變壓器原邊漏感進行諧振，因此在開關管兩端會產生很高的浪涌電壓，如果不被抑制，在電路工作時很可能會造成功率開關管的電壓應力超出器件的安全工作范圍，各開關管會因過壓而擊穿，降低了電路的可靠性。

為了抑制此電壓尖峰，目前大多數采用兩種方法：