[發明專利]一種Boost全橋隔離變換器的有源啟動電路及方法

在審

• 申請號: 201911021000.9
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110729882A
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 魏苗苗;王環;盧俊龍;由弘揚;王一波
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M3/335
• 代理公司: 11251 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 安麗

本發明涉及一種Boost全橋隔離變換器的有源啟動電路及方法，有源開關Q6與電阻R組成該電路的低損耗有源啟動電路。有源啟動電路在變換器啟動過程中，通過開通開關器件Q6釋放儲存在升壓電感中的能量，解決變換器啟動過程中的電感能量飽和問題，變換器能夠正常啟動。有源啟動電路中的開關器件Q6只工作在變換器的啟動狀態，在變換器工作在工作穩態時開關器件Q6關斷，不會影響電路的轉換效率。

技術領域

本發明涉及電力電子領域，尤其涉及一種全橋隔離升壓直流變換電路及方法。

背景技術

Boost全橋隔離變換器在起動時，輸出電容沒有初始電壓，如果直接工作在Boost模式，則控制電路的占空比在最大狀態，功率開關管全部開通時，電源電壓加于儲能電感上，電流增大；開關管關斷時，由于輸出電壓很低，電源電壓大于輸出電壓的變壓器原邊折算值，電感中電流繼續增大，即電感中存儲的能量不斷積累，在一個周期內不能保持平衡，電路會不斷的向電感存量，而此時的輸出電壓很低，經過幾個周期后，電感能量無法釋放會很快飽和。若不采取措施，起動時輸入電感的沖擊電流會很大，甚至擊穿功率開關管。隔全橋隔離升壓直流變換電路起動電路的目的是在電路工作在正常的Boost模式之前建立一個初始的輸出電壓，該初始電壓的反饋值不能低于輸入電源的電壓值。

目前已有的Boost全橋隔離變換器的啟動方法為給輸入電感增加反激式繞組，能夠把輸入電感在啟動過程中不能釋放的能量通過反激式繞組將能量釋放給負載。這種方法在啟動過程中仍有較大的電流沖擊，并且使得反激式繞組設計結構復雜化，本發明能夠使Boost全橋隔離變換器在啟動過程中電流平滑增加，減小電流沖擊并減少了復雜的反激式繞組。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種Boost全橋隔離變換器的有源啟動電路及方法，目的是在全橋隔離變換器工作在穩態之前，建立輸出側電容的初始電壓；基于Buck模式的啟動策略，通過改變全橋功率開關器件Q1-Q4的開關時序，其開通占空比從零逐漸增加，抑制啟動過程中輸入電感過流，避免輸入側升壓電感的飽和，從而實現變換器的正常啟動。

本發明的一種Boost全橋隔離變換器的有源啟動電路，包括：有源開關器件Q6與電阻R串聯組成有源啟動電路；有源開關器件Q6的一端接至全橋隔離變換器的升壓電感L的輸入端，有源開關器件Q6的另一端與電阻R串接，電阻R的輸出端接至全橋隔離變換器的開關器件Q5與鉗位電容Cs之間。

基于啟動電路的Boost全橋隔離變換器的啟動方法，其特點在于：有源啟動電路在變換器啟動過程中，通過開通開關器件Q6釋放儲存在升壓電感中的能量，使變換器能夠正常啟動；有源啟動電路中的開關器件Q6工作在變換器的啟動狀態，當變換器工作在工作穩態時開關器件Q6關斷，Boost全橋隔離變換器電路的轉換效率不受影響。

一種基于有源啟動電路的Boost全橋隔離變換器，包括：所述的啟動電路、有源鉗位電路、全橋功率電路、變壓器、高頻全橋整流電路、升壓電感L和輸出濾波電容Co；啟動電路由有源開關器件Q6與電阻R串聯構成有源啟動電路；有源鉗位電路由開關器件Q5與鉗位電容Cs組成，直接并聯在直流母線上；全橋功率電路由開關器件Q1、Q2、Q3和Q4組成，升壓電感L輸入端連接至輸入電壓正極，并與有源啟動電路的開關器件Q6相連；升壓電感L輸出端連接至直流母線，并與有源鉗位電路的開關器件Q5相連；高頻全橋整流電路由整流二極管D1、D2、D3和D4組成，變壓器的輸入端與全橋功率電路的橋臂中點相連，輸出端與高頻全橋整流電路的橋臂中點相連；輸出端為輸出濾波電容Co。