一种全桥谐振变换器制造技术

本发明专利技术涉及一种全桥谐振变换器，包括全桥逆变单元，所述全桥逆变单元将输入直流电压转换为方波，所述方波依次经过谐振网络、高频变压器和整流滤波单元而得到输出直流电压，其特征在于，还包括设置在所述全桥逆变单元内的、用于使所述全桥逆变单元的开关管过零切换的无源辅助网络。实施本发明专利技术的一种全桥谐振变换器，具有以下有益效果：变换器的磁性元件的利用率较高、设计较简单，同时保证了大范围内的开关器件过零切换。

【技术实现步骤摘要】
一种全桥谐振变换器
本专利技术涉及电源领域，更具体地说，涉及一种全桥谐振变换器。
技术介绍
随着电力电子技术的高速发展，功率变换器的高功率密度和小型化就越受到重视，而变换器开关频率的提高对实现高功率密度和小型化有着非常重要的作用。然而随着开关频率的提高，器件的开关损耗极大的降低了变换器效率，也限制了变换器的高功率密度和小型化。为了提高变换器的转换效率，通常采用在变换器上增加谐振网络的办法，使得变换器成为谐振变换器。一般来讲，谐振变换器有自然的软开关特性，因此被广泛应用。在采用变频控制的谐振变换器中，由于开关频率的变化使得控制方法设计复杂，磁性元件较难设计；而恒频移相控制由于控制方式和参数设计简单便成了业界的首选。然而恒频移相控制的问题就是不能够在宽输入电压范围和宽负载变化范围内实现开关管的软开关，影响变换器效率的提升，还会带来严重的EMI干扰。因此，在现有技术中，谐振变换器通常存在设计方法复杂、磁性元件较难设计、不能再较大范围内实现软开关的缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述设计方法复杂、磁性元件较难设计、不能再较大范围内实现软开关的缺陷，提供一种设计方法简单、磁性元件设计较为容易、能在较大范围内实现开关管的软开关的一种全桥谐振变换器。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种全桥谐振变换器，包括全桥逆变单元，所述全桥逆变单元将输入直流电压转换为方波，所述方波依次经过谐振网络、高频变压器和整流滤波单元而得到输出直流电压，还包括设置在所述全桥逆变单元内的、用于使所述全桥逆变单元的开关管过零切换的无源辅助网络。更进一步地，所述全桥逆变单元包括并接在两个直流电压输入端上的第一半桥和第二半桥，所述第一半桥和第二半桥分别包括两个通过其开关端依次串接在所述直流输入电压端上的开关管；所述辅助网络包括两个端点，所述端点分别与所述第一半桥和第二半桥的两个开关管的连接点连接。更进一步地，所述辅助网络包括辅助电感和隔直电容；所述辅助电感的一端和所述隔直电容的一端相连，所述辅助电感的另一端与所述第一半桥的两个开关管的连接点相连，所述隔直电容的另一端与所述第二半桥的两个开关管的连接点相连。更进一步地，所述谐振网络包括谐振电感、第一谐振电容和第二谐振电容；所述谐振电感和所述第一谐振电容串接后再串接在所述全桥逆变单元与所述高频变压器绕组连接的信号回路上，所述第二谐振电容并接在所述高频变压器的原边或副边绕组上。更进一步地，所述第一谐振电容一端与所述第一半桥的两个开关管的连接点连接，其另一端与所述谐振电感一端连接；所述谐振电感另一端与所述高频变压器的原边一端连接，所述原边另一端与所述第二半桥的两个开关管的连接点连接；所述第二谐振电容并接在所述高频变压器的原边或副边上。更进一步地，所述高频变压器的原边为一个绕组，其副边为一个或多个绕组。更进一步地，一个半桥电路中两个开关管分别由其控制端输入的、各自具有50%占空比且相位相差180度的脉冲调宽调制信号控制，且所述一个半桥的两个控制信号在其相邻的高低电平转换时刻分别提前或延迟一个设定宽度，形成设定宽度的死区以防止所述两个开关管同时导通；所述两个半桥电路中位于其拓扑对角线位置的两个开关管的控制信号之间具有设定的相位差或移相角，所述设定的相位差决定所述逆变单元输出方波的脉冲宽度。更进一步地，所述整流滤波电路包括整流部分和滤波部分；所述整流部分由整流器件构成，所述整流器件的连接拓扑包括倍流整流、全波整流形式或全桥整流形式。更进一步地，在倍流整流时，所述整流器件为采用共阳极或共阴极倍流整流电路的二极管或为采用同步整流电路的MOSFET；其滤波部分为LC组合滤波电路。更进一步地，在全波整流时，所述整流器件为采用共阳极或共阴极整流电路的二极管；其滤波部分为LC组合滤波电路。实施本专利技术的一种全桥谐振变换器，具有以下有益效果：由于在逆变单元（即开关单元）内设置有辅助网络，使得该辅助网络中存在随开关器件的状态变化而变化的电流，这些电流在开关器件状态变化时，为其提供有益的补充，和连接在开关器件输出的谐振网络配合，使得变换器的磁性元件的利用率较高、设计较简单，同时保证了大范围内的开关器件过零切换。附图说明图1是本专利技术一种全桥谐振变换器实施例的结构示意图；图2是所述实施例中一种情况下的电路图；图3是所述实施例中的波形示意图；图4是所述实施例中另一种情况下的变换器的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步说明。如图1所示，在本专利技术的一种全桥谐振变换器实施例中，该全桥谐振变换器，包括全桥逆变单元，该全桥逆变单元将输入的直流电压（通常是由输入电源提供的）转换为方波，所述方波依次经过谐振网络、高频变压器和整流滤波单元而得到输出直流电压，还包括设置在所述全桥逆变单元内的（即连接在所述逆变单元上的）、用于使所述全桥逆变单元的开关管过零切换的无源辅助网络。在本实施例中，变换器的逆变单元为包括4个开关管，这4个开关管按照全桥拓扑连接在一起，构成逆变单元。更具体而言，上述全桥逆变单元包括并接在两个直流电压输入端上的第一半桥和第二半桥，所述第一半桥和第二半桥分别包括两个通过其开关端依次串接在所述直流输入电压端上的开关管；所述辅助网络包括两个端点，所述端点分别与所述第一半桥和第二半桥的两个开关管的连接点连接。也就是说，在本实施例中，上述辅助网络是连接在全桥逆变单元中的另个半桥之间的，和每个半桥的连接点就是该半桥两个开关管的开关端之间的连接点。在本实施例中，所述辅助网络包括辅助电感和隔直电容；所述辅助电感的一端和所述隔直电容的一端相连，所述辅助电感的另一端与所述第一半桥的两个开关管的连接点相连，所述隔直电容的另一端与所述第二半桥的两个开关管的连接点相连。在本实施例中，所述谐振网络包括谐振电感、第一谐振电容和第二谐振电容；所述谐振电感和所述第一谐振电容串接后再串接在所述全桥逆变单元与所述高频变压器绕组连接的信号回路上，所述第二谐振电容并接在所述高频变压器的绕组上。更具体地，所述第一谐振电容一端与所述第一半桥的两个开关管的连接点连接，其另一端与所述谐振电感一端连接；所述谐振电感另一端与所述高频变压器的原边一端连接，所述原边另一端与所述第二半桥的两个开关管的连接点连接；所述第二谐振电容并接在所述高频变压器的原边或副边上。对于驱动信号而言，在本实施例中，一个半桥电路中两个开关管分别由其控制端输入的、各自具有50%占空比且相位相差180度的脉冲调宽调制信号控制，且所述一个半桥的两个控制信号在其相邻的高低电平转换时刻分别提前或延迟一个设定宽度，形成设定宽度的死区以防止所述两个开关管同时导通；所述两个半桥电路中位于其拓扑对角线位置的两个开关管的控制信号之间具有设定的相位差或移相角，所述设定的相位差决定所述逆变单元输出方波的脉冲宽度。此外，在本实施例中，上述高频变压器的原边为一个绕组，其副边为一个或多个绕组。而第二谐振电容在本实施例中既可以连接在高频变压器的原边绕组上，也可以连接在高频变压器的副边绕组上。在本实施例中，上述第二谐振电容连接在高频变压器的原边绕组上的情况请参见图2，在图2中，该第二谐振电容就是并接在高频变压器的原边绕组上述的。而在第二谐振电容连接在上述高频变压器副边，且该副边具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全桥谐振变换器，包括全桥逆变单元，所述全桥逆变单元将输入直流电压转换为方波，所述方波依次经过谐振网络、高频变压器和整流滤波单元而得到输出直流电压，其特征在于，还包括设置在所述全桥逆变单元内的、用于使所述全桥逆变单元的开关管过零切换的无源辅助网络。

【技术特征摘要】
1.一种全桥谐振变换器，包括全桥逆变单元，所述全桥逆变单元将输入直流电压转换为方波，所述方波依次经过谐振网络、高频变压器和整流滤波单元而得到输出直流电压，其特征在于，还包括设置在所述全桥逆变单元内的、用于使所述全桥逆变单元的开关管过零切换的无源辅助网络。2.根据权利要求1所述的全桥开关谐振变换器，其特征在于，所述全桥逆变单元包括并接在两个直流电压输入端上的第一半桥和第二半桥，所述第一半桥和第二半桥分别包括两个通过其开关端依次串接在所述直流输入电压端上的开关管；所述辅助网络包括两个端点，所述端点分别与所述第一半桥和第二半桥的两个开关管的连接点连接。3.根据权利要求2所述的全桥谐振变换器，其特征在于，所述辅助网络包括辅助电感和隔直电容；所述辅助电感的一端和所述隔直电容的一端相连，所述辅助电感的另一端与所述第一半桥的两个开关管的连接点相连，所述隔直电容的另一端与所述第二半桥的两个开关管的连接点相连。4.根据权利要求3所述的全桥谐振变换器，其特征在于，所述谐振网络包括谐振电感、第一谐振电容和第二谐振电容；所述谐振电感和所述第一谐振电容串接后再串接在所述全桥逆变单元与所述高频变压器绕组连接的信号回路上，所述第二谐振电容并接在所述高频变压器的绕组上。5.根据权利要求4所述的全桥谐振变换器，其特征在于，所述第一谐振电容一端与所述第一半桥的两个开关管的连接点连接，其另一端与所述谐振电感一端连接；所述谐振电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王跃斌，崔荣明，宋栋梁，
申请(专利权)人：深圳市皓文电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44