無(wú)損緩沖雙管鉗位正激隔離變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種無(wú)損緩沖雙管鉗位正激隔離變換器，屬于DC/DC隔離軟開(kāi)關(guān)變換器范圍。
【背景技術(shù)】
[0002]正激開(kāi)關(guān)變換器分為單管正激變換器和雙管正激變換器。其中雙管正激變換器通過(guò)功率開(kāi)關(guān)管串聯(lián)二極管進(jìn)行磁復(fù)位(如圖1中Vl、V2、D1、D2)，不需要額外的復(fù)位電路，同時(shí)開(kāi)關(guān)管承受的電壓應(yīng)力等于輸入電壓，因此廣泛適用于高電壓輸入的場(chǎng)合。
[0003]現(xiàn)有雙管正激變換器大多采用硬開(kāi)關(guān)，既開(kāi)通或關(guān)斷時(shí)，功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電流的上升或下降和端電壓的的下降或上升同時(shí)進(jìn)行。在中大功率應(yīng)用中，電壓和電流都較大，硬開(kāi)關(guān)會(huì)造成相當(dāng)?shù)膿p耗，效率降低，同時(shí)還需要加大散熱尺寸。隨著電源技術(shù)的發(fā)展，功率密度要求越來(lái)越高，在同等功率要求下，體積越小越好。所以傳統(tǒng)的雙管正激電路在效率和體積上已不能滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種無(wú)損緩沖雙管鉗位正激隔離變換器，它由雙管正激隔離變換電路、無(wú)損緩沖電路和整流濾波電路組成，雙管正激隔離變換電路的輸入端與電源相連，無(wú)損緩沖電路與雙管正激隔離變換電路的輸入端和變壓器的原邊兩端相連，雙管正激隔離變換路的變壓器次級(jí)與整流濾波電路相連。
[0005]在上述技術(shù)方案中，無(wú)損緩沖電路由三個(gè)二極管、一個(gè)電感和兩個(gè)電容組成，無(wú)損緩沖電路通過(guò)二極管的單向?qū)ㄌ匦院碗姼?、電容的諧振作用來(lái)實(shí)現(xiàn)雙管開(kāi)關(guān)過(guò)程中能量低損耗的傳遞和轉(zhuǎn)換，達(dá)到軟開(kāi)關(guān)的目的，減小損耗和散熱空間，提高效率。
[0006]該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0007](I)該拓?fù)浔Ａ袅穗p管正激電路變換器的開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力低、不存在橋臂直通、可靠性尚等優(yōu)點(diǎn)。
[0008](2)增加電路少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頻率高，隔離變壓器體積小，均可以節(jié)省更多的空間。
[0009](3)實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)管的零電流關(guān)斷，減小損耗。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖2為本實(shí)用新型的波形圖。
[0012]圖3為本實(shí)用新型的工作狀態(tài)to-ti時(shí)刻等效圖。
[0013]圖4為本實(shí)用新型的工作狀態(tài)時(shí)刻等效圖。
[0014]圖5為本實(shí)用新型的工作狀態(tài)t2_t3時(shí)刻等效圖。
[0015]圖6為本實(shí)用新型的工作狀態(tài)t3-t4時(shí)刻等效圖。
[0016]圖7為本實(shí)用新型的工作狀態(tài)t4-t5、t5_t6時(shí)刻等效圖。
[0017]圖8為本實(shí)用新型的工作狀態(tài)t6_t7時(shí)刻等效圖。
[0018]圖9為本實(shí)用新型的工作狀態(tài)t7_t8時(shí)刻等效圖。
[0019]圖10為本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電壓和開(kāi)關(guān)管漏源極電壓的波形。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型主要組成:電源Vin、開(kāi)關(guān)管V1、電容CS1、開(kāi)關(guān)管V2、電容CS2、鉗位二極管Dl和D2、功率變壓器Tl (L0為勵(lì)磁電感)組成了功率變換器的能量DC/AC轉(zhuǎn)換部分，功率變壓器Tl的副邊、整流二極管D6、續(xù)流二極管D7、濾波電感L2、輸出濾波電容Cout組成了功率變換器的能量AC/DC轉(zhuǎn)換部分，二極管D3、D4、D5、電感L1、電容Cl、C2組成無(wú)損緩沖電路。
[0022]如圖2所示，本實(shí)用新型的波形圖。
[0023]如圖3所示，工作狀態(tài)如-^時(shí)刻等效電路圖，在to時(shí)刻，開(kāi)關(guān)管Vl、V2導(dǎo)通，Ucsi =Ucs2 = Uin/2，Ua = Uc2 = 0，電路有兩條回路，一條通過(guò)變壓器親合向次級(jí)傳能量，另一條對(duì)Cl、C2、L1復(fù)位，同時(shí)CSl、CS2中存儲(chǔ)的能量通過(guò)Vl、V2進(jìn)行復(fù)位。變壓器原邊勵(lì)磁電流Im保持-1m不變，輸出電流由D7向D6轉(zhuǎn)移。
[0024]如圖4所示，工作狀態(tài)時(shí)刻等效電路圖，在t時(shí)刻，C1、C2上電壓達(dá)到Uin/2時(shí)，電感LI電流達(dá)到最大值。Cl、C2、L1、D4及Uin回路諧振，電感LI上的電壓改變方向，開(kāi)始放電，電流減小，電容Cl、C2繼續(xù)充電，電壓上升。勵(lì)磁電流Im開(kāi)始線性上升，輸出電流完全轉(zhuǎn)移到D6。
[0025]如圖5所示，工作狀態(tài)t2_t3時(shí)刻等效電路圖，在t2時(shí)刻，Cl、C2電壓達(dá)到Uin,電感LO上電流下降為0，二極管D4自然關(guān)斷，諧振結(jié)束，變壓器PffM工作，勵(lì)磁電流Im繼續(xù)線性增加。
[0026]如圖6所示，工作狀態(tài)t3_t4時(shí)刻等效電路圖，在t3時(shí)刻，V1、V2關(guān)斷，整流管D6繼續(xù)導(dǎo)通，Cl、C2電壓等于電源電壓，此時(shí)勵(lì)磁電流Im有兩條泄放回路，一條回路是L0—CS2—Uin—CSl—LO,另一條回路是L0—Cl4D34Uin—D54C24L0，第一條回路對(duì)CS1、CS2充電，充電過(guò)程中電壓是緩慢上升的，起到了緩沖作用，第二條回路中C1、C2放電。
[0027]如圖7所示，工作狀態(tài)t4_t5時(shí)刻等效電路圖，t4時(shí)刻，Ucsi = Ucs2 = UinzX變壓器原邊電壓為O，勵(lì)磁電流Im保持+Im不變，對(duì)CSl，CS2進(jìn)行充電，Cl、C2放電，LO上所儲(chǔ)存的能量往結(jié)電容CS1、CS2和鉗位電容C1、C2上轉(zhuǎn)移，并最終返回到電源Uin中，變壓器次級(jí)電壓亦為O，整流二極管D6截止，次級(jí)通過(guò)D7續(xù)流，L2釋放能量。
[0028]工作狀態(tài)^^6時(shí)刻等效電路圖也如圖7所示，t5時(shí)刻，二極管Dl、D2導(dǎo)通，結(jié)電容CS1、CS2上電壓被鉗位在Uin，CSl、CS2充電完畢，C1、C2放電完畢，Uci = Uc2 = O,勵(lì)磁電流Im線性下降，LO上所儲(chǔ)存的能量繼續(xù)往電源Uin中轉(zhuǎn)移，次級(jí)繼續(xù)通過(guò)D7續(xù)流，在t6時(shí)刻，勵(lì)磁電流Im線性下降到0，L0上所儲(chǔ)存的能量全部轉(zhuǎn)移到了電源Uin中，做到了真正的無(wú)損耗，同時(shí)變壓器磁芯復(fù)位。
[0029]如圖8所示，工作狀態(tài)t6_t7時(shí)刻等效電路圖，t6時(shí)刻，勵(lì)磁電感LO與結(jié)電容CS1、CS2諧振工作，勵(lì)磁電流Im負(fù)向增長(zhǎng)，結(jié)電容CSl、CS2上電壓由Uin下降，當(dāng)其電壓下降到Uin/2時(shí)，勵(lì)磁電流負(fù)向最大值-1m。
[0030]如圖9所示，工作狀態(tài)t7_t8時(shí)刻等效電路圖，t7時(shí)刻，結(jié)電容CS1、CS2有繼續(xù)放電的趨勢(shì)，變壓器初級(jí)電壓將會(huì)為正，整流二極管D6導(dǎo)通，變壓器勵(lì)磁電流Im保持-1m不變，CS1、CS2電壓被鉗位在Uin/2，到t8時(shí)刻，開(kāi)關(guān)管V1、V2導(dǎo)通進(jìn)入下一開(kāi)關(guān)周期。
[0031]如圖10所示，為實(shí)測(cè)的開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)的驅(qū)動(dòng)波形(I)與漏源極之間的電壓波形
(2)，由圖可以看出，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)刻，漏源極之間電壓在緩慢上升，實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.無(wú)損緩沖雙管鉗位正激隔離變換器，其特征在于:無(wú)損緩沖雙管鉗位正激隔離變換器由雙管正激隔離變換電路、無(wú)損緩沖電路和整流濾波電路組成，雙管正激隔離變換電路的輸入端與電源相連，無(wú)損緩沖電路與雙管正激隔離變換電路的輸入端和變壓器的原邊兩端相連，雙管正激隔離變換路的變壓器次級(jí)與整流濾波電路相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)損緩沖雙管鉗位正激隔離變換器，其特征是:所述無(wú)損吸收緩沖電路由二極管D3、D4、D5、電感L1、電容C1、C2組成，所述二極管D3的正極與輸入電源Vin的正極相連;所述二極管D3的負(fù)極與二極管D4的正極相連;所述電感LI兩腳分別與二極管D4的正極和二極管D5的負(fù)極相連;所述二極管D5的負(fù)極與輸入電源Vin的負(fù)極相連;所述電容Cl兩腳分別與二極管D4的負(fù)極和二極管Dl的正極相連;所述電容C2兩腳分別與二極管D5的負(fù)極和二極管D2的負(fù)極相連;無(wú)損緩沖電路通過(guò)二極管的單向?qū)ㄌ匦院碗姼?、電容的諧振作用來(lái)實(shí)現(xiàn)雙管開(kāi)關(guān)過(guò)程中能量低損耗的傳遞和轉(zhuǎn)換，達(dá)到軟開(kāi)關(guān)的目的。
【專(zhuān)利摘要】目前雙管正激變換器在中大功率使用場(chǎng)合已占據(jù)大量的份額，但是隨著電源技術(shù)的發(fā)展，功率密度要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的雙管正激電路在效率和體積上已不能滿足要求。本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種無(wú)損緩沖雙管鉗位正激隔離變換器，它在雙管鉗位正激變換電路基礎(chǔ)上增加無(wú)損緩沖電路來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管軟開(kāi)關(guān)，減小損耗和散熱空間，提高效率。
【IPC分類(lèi)】H02M3/335
【公開(kāi)號(hào)】CN205195566
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520399069
【發(fā)明人】王曉民, 蓋忠偉, 魏彥, 吳小麗, 雷元林, 張家貴, 劉洋, 管祥楓
【申請(qǐng)人】武漢杭久電氣有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2015年6月11日