新型软开关整流系统技术方案

本发明专利技术公开了新型软开关整流系统，包括全桥变换电路、输出整流滤波电路、及PID调节电路，还包括PWM控制电路，所述全桥变换电路内包括有功率管Q8、Q9、Q10、及Q11；所述PWM控制电路内包括一相位相差180°的双向输入的方波发生器、死区时间调整电路、三角波发生器触发电路、ZCS及PWM调整电路、全桥驱动器、及三角波发生器，该全桥驱动器在负载变化范围内以软开关方式工作，与其他ZVZCS全桥PWM变换电路相比，这种变换器的电路拓扑结构很简单，通过适当的控制方式及合适的参数选择，这种变换器可以在很宽的负载变化范围内以软开关方式高效率地工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及整流系统，特别是新型软开关整流系统。
技术介绍
随着计算机与通信技术的飞速发展，作为配套设备的开关电源也获得了长足的进步。对于大功率开关电源，现有的全桥驱动技术通常采用移相全桥方法，其通过采用专用集成电路及外配移相变压器及谐振网络来实现。但是，由于移相全桥技术在使用过程中参数的调整较为复杂，要求较高，通常只能实现上半桥的ZVS，这在电源设计领域是一个难点。此外，由于增加了移相变压器，会使得其损耗增加，从而使电源整机的效率降低，在高密度大功率电源设计中受到一定的限制。再者，现有能提供移相全桥驱动IC的厂家屈指可数，因此用户可选择性较窄，且成本较高。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点，本专利技术提供了同时操作在连续电流导通模式与不连续电流导通模式的新型软开关整流系统。本专利技术所采用的技术方案是：新型软开关整流系统，包括全桥变换电路、输出整流滤波电路、及PID调节电路，还包括PWM控制电路，所述全桥变换电路内包括有功率管Q8、Q9、Q10、及Q11；所述PWM控制电路内包括一相位相差180°的双向输入的方波发生器、死区时间调整电路、三角波发生器触发电路、ZCS及PWM调整电路、全桥驱动器、及三角波发生器，该方波发生器分别与死区时间调整电路、三角波发生器触发电路、ZCS及PWM调整电路、及全桥驱动器相连接，三角波发生器触发电路与三角波发生器相连接，ZCS及PWM调整电路与全桥驱动器的输入端相连接，该全桥驱动器的输出端分别驱动功率管Q8、Q10上半桥、及Q9、Q11下半桥，该全桥驱动器在负载变化范围内以软开关方式工作。所述双输出的方波发生器的频率为150KHz，该方波发生器采用数字电路构成，死区时间调整电路采用积分电路构成，三角波发生器触发电路采用逻辑门电路构成，ZCS及PWM调整电路采用逻辑门电路及积分电路构成。所述全桥驱动器与全桥变换电路之间设有一变压器T3，所述方波发生器产生的3B、4B两条波形送至全桥驱动器的第6、10管脚输入端，经全桥驱动器的Y3、Y4管脚输出上半桥驱动波形3Y、4Y，然后通过变压器T3隔离驱动全桥变换电路内的功率管Q8、Q10上半桥。所述死区时间调整电路与三角波发生器触发器电路之间分别连接有一电容C76、及C77，三角波发生器与ZCS及PWM调整电路之间连接有一反相器IC2E，通过调整该电容C76、C77的大小得到一个固定死区时间作为下半桥开启控制；来自方波发生器的3B、4B两条波形送至三角波发生器触发电路后生成输出波形C，三角波发生器输出一个近似三角波D，通过反相器IC2E后得到一个方波。所述PID调节电路与三角波发生器之间设有一光耦三极管，该光耦三极管的发射极接于三角波发生器的输出端；反相器IC2E产生的方波在ZCS及PWM调整电路中与3B、4B两条波形合成后，在其第10与11管脚分别得到输出波形E、F，将该波形E、F送至全桥驱动器的第2、4管脚输入端，最后经全桥驱动器输出1Y、2Y波形，以驱动全桥变换电路内的功率管Q9、Q10下半桥。所述全桥驱动器的软开关工作方式为：在开关元件并联结电容的作用下，即将关断的开关元件上的电压不能发生突变，开关元件在零电压的情况下关断，由于同一桥臂上下管的两个门极驱动信号的间隔很小，电感和结电容发生谐振，即将导通的开关元件的结电容放电，当结电容两端的电压为零时，反并联二极管承受正向电压而导通，从而为开关元件的零电压导通创造了条件。本专利技术的有益效果：1、本专利技术采用了一种简单的零电压零电流开关（ZVZCS）的全桥PWM变换电路拓扑，与其他ZVZCS全桥PWM变换电路相比，这种变换器的电路拓扑结构很简单，通过适当的控制方式及合适的参数选择，这种变换器可以在很宽的负载变化范围内以软开关方式高效率地工作。2、本专利技术的实现全桥零电压开关、零电流开关驱动的方法及其电路，其电源设计简化、不需要外接谐振网络，调试简便可靠，技术难度较低 ；其采用通用的数字逻辑电路，成本较低，工作频率可达 500KHz，可极大的减小电源体积；此外，其电源整机效率较高，平均效率不低于 92％，对高密度大功率电源的设计带来极大的方便 ；再者，由于采用通用元件， 在一定条件下可实现集成电路话，最终的驱动电路就可以由现在的模块便成为单片集成电路，安装使用较为方便。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。图1为本专利技术新型软开关整流系统一种具体实施例的模块示意图；图2为图1中各模块之间的电路连接示意图；图3为本专利技术新型软开关整流系统工作过程中驱动波形的时序图。具体实施方式如图1、2所示，本专利技术还提供一种新型软开关整流系统，包括全桥变换电路10、输出整流滤波电路20、及比例积分微分(PID：ProportionIntegrationDifferentiation)调节电路30，其还包括脉冲宽度调制(PWM：PulseWidthModulation)控制电路40，所述全桥变换电路10内包括有功率管Q8、Q9、Q10、及Q11；所述PWM控制电路40内包括一相位相差180°的双向输入的方波发生器41、死区时间调整电路42、三角波发生器触发电路43、ZCS及PWM调整电路44、全桥驱动器45、及三角波发生器46，该方波发生器41分别与死区时间调整电路42、三角波发生器触发电路43、ZCS及PWM调整电路44、及全桥驱动器45相连接，三角波发生器触发电路43与三角波发生器46相连接，ZCS及PWM调整电路44与全桥驱动器45的输入端相连接，该全桥驱动器45的输出端分别驱动功率管Q8、Q10上半桥、及Q9、Q11下半桥。作为本专利技术的一种具体实施例，所述双输出的方波发生器41的频率为150KHz，该方波发生器41采用数字电路构成。作为本专利技术的一种选择性实施例，该全桥驱动器45可以采用一芯片IC5实现其功能。在该全桥驱动器45与全桥变换电路10之间还设有一变压器T3，方波发生器41产生的3B、4B两条波形送至全桥驱动器45的第6、10管脚输入端，经全桥驱动器45的Y3、Y4管脚输出上半桥驱动波形3Y、4Y，然后通过变压器T3隔离驱动全桥变换电路10内的功率管Q8、Q10上半桥。本专利技术中，所述死区时间调整电路42可以采用积分电路构成，该死区时间调整电路42与三角波发生器触发器电路43之间分别连接有一电容C76、及C77。方波发生器41产生的3B、4B两条波形一路送入死区时间调整电路42后，通过调整该电容C76及C77的大小得到一个固定死区时间，用以防止上下半桥共态导通，同时作为下半桥开启控制。本专利技术的三角波发生器触发电路43可以采用逻辑门电路构成，在三角波发生器46与ZCS及PWM调整电路44之间连接有一反相器IC2E。方波发生器41产生的3B、4B两条波形送入该三角波发生器触发电路43后生成输出波形C，其负向触发特性使三角波发生器46输出一个近似三角波D，送至反相器IC2E后得到一方波。在本专利技术具体实施例中，ZCS及PWM调整电路44可以采用逻辑门电路及积分电路构成。来自反相器IC2E的方波在ZCS及PWM调整电路44中与3B、4B两条波形合成后，在其第10与11管脚分别得到输出波形E、F，将该波形E、F送至全桥驱动器45的第2、4管脚输入端，最后经全桥驱动器45输出1Y、2本文档来自技高网...

【技术保护点】
新型软开关整流系统，包括全桥变换电路、输出整流滤波电路、及PID调节电路，其特征在于，还包括PWM控制电路，所述全桥变换电路内包括有功率管Q8、Q9、Q10、及Q11；所述PWM控制电路内包括一相位相差180°的双向输入的方波发生器、死区时间调整电路、三角波发生器触发电路、ZCS及PWM调整电路、全桥驱动器、及三角波发生器，该方波发生器分别与死区时间调整电路、三角波发生器触发电路、ZCS及PWM调整电路、及全桥驱动器相连接，三角波发生器触发电路与三角波发生器相连接，ZCS及PWM调整电路与全桥驱动器的输入端相连接，该全桥驱动器的输出端分别驱动功率管Q8、Q10上半桥、及Q9、Q11下半桥，该全桥驱动器在负载变化范围内以软开关方式工作。

【技术特征摘要】
1.新型软开关整流系统，包括全桥变换电路、输出整流滤波电路、及PID调节电路，其特征在于，还包括PWM控制电路，所述全桥变换电路内包括有功率管Q8、Q9、Q10、及Q11；所述PWM控制电路内包括一相位相差180°的双向输入的方波发生器、死区时间调整电路、三角波发生器触发电路、ZCS及PWM调整电路、全桥驱动器、及三角波发生器，该方波发生器分别与死区时间调整电路、三角波发生器触发电路、ZCS及PWM调整电路、及全桥驱动器相连接，三角波发生器触发电路与三角波发生器相连接，ZCS及PWM调整电路与全桥驱动器的输入端相连接，该全桥驱动器的输出端分别驱动功率管Q8、Q10上半桥、及Q9、Q11下半桥，该全桥驱动器在负载变化范围内以软开关方式工作。2.如权利要求1所述的新型软开关整流系统，其特征在于，所述双输出的方波发生器的频率为150KHz，该方波发生器采用数字电路构成，死区时间调整电路采用积分电路构成，三角波发生器触发电路采用逻辑门电路构成，ZCS及PWM调整电路采用逻辑门电路及积分电路构成。3.如权利要求1所述的新型软开关整流系统，其特征在于，所述全桥驱动器与全桥变换电路之间设有一变压器T3，所述方波发生器产生的3B、4B两条波形送至全桥驱动器的第6、10管脚输入端，经全桥驱动器的Y3、Y4管脚输出上半桥驱动波形3Y、4Y，然后通过变压器T3隔离驱动全桥变换电路内的功率管Q8、Q10上半桥。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：车康群，
申请(专利权)人：广东双核电气有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44