一种原边钳位的三电平软开关直流变换电路制造技术

本发明专利技术提出了一种原边钳位的三电平软开关直流变换电路，采用三电平软开关直流变换技术实现软开关，电路包括正负直流电压源，第一、二、三、四开关管，所述开关管内部寄生的第一、二、三、四反并联二极管，所述开关管两端并联的第一、二、三、四等效电容，第一、二钳位二极管，第一、二续流二极管，第一、二输出整流二极管，隔直电容，谐振电感，变压器，输出电感，输出电容，负载；本发明专利技术通过原边钳位的三电平软开关直流变换电路中各个开关管在不同时刻的工作状态的控制逻辑，减小电源模块内部变换器的体积和重量，提高开关管的开关频率，减小开关损耗，使电源的各项性能指标大大提高。

A three level soft switch DC converter with original side clamp

The invention provides a primary side clamped three level soft switching DC-DC converter circuit to realize soft switching with three level soft switching DC converter technology circuit includes positive and negative DC voltage source, first, second, third and four switches, the switch tube internal parasitic first, second, third, four anti parallel diode, the switch tube is connected in parallel the first, second, third, four equivalent capacitance, first, second clamping diodes, diode first, second, first, second output rectifier diode, capacitor, resonant inductor, transformer, output inductance, output capacitor and load; the invention through the primary side clamped three level soft switching DC converter circuit switch control logic in different time the working state, reducing the size and weight of the power module of the converter, improve the switching frequency switching In order to reduce the switching loss, all the performance indexes of the power supply are greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种原边钳位的三电平软开关直流变换电路
本专利技术涉及开关电源的
，具体涉及一种原边钳位的三电平软开关直流变换电路。
技术介绍
随着开关电源技术的不断发展，人们对开关电源也提出了越来越严格的要求，例如：功率因数、THD、EMI、效率等等，随之产生了功率因数校正(PFC)、软开关等技术。在三相大功率开关电源中，经三相功率因数校正后电路的输出一般可达780～820V，现在一般是采用传统的移相全桥电路。然而，后级直流变换器开关管的额定电压要选的很大，很难选择到合适的功率开关管，而且为了减小变换器的体积和重量，必须提高开关频率，原来使用功率器件实现的硬开关技术已无法满足要求。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术提出了一种原边钳位的三电平软开关直流变换电路，采用三电平软开关直流变换技术实现软开关，减小开关损耗。本专利技术提供如下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种原边钳位的三电平软开关直流变换电路，所述电路包括：正负直流电压源，第一、二、三、四开关管，所述开关管内部寄生的第一、二、三、四反并联二极管，所述开关管两端并联的第一、二、三、四等效电容，第一、二钳位二极管，第一、二续流二极管，第一、二输出整流二极管，隔直电容，谐振电感，变压器，输出电感，输出电容，负载；所述谐振电感一端连接在第二、第三反并联二极管之间，另一端连接所述变压器；所述变压器的中心抽头连接输出电感。其中，所述电路工作时，t1-t2时刻，所述第二开关管零电压开通，此时第一开关管承受的电压为零，变压器短路；t2-t3时刻，t2时刻第一开关管零电压开通，正直流电压源通过第一、二开关管加到谐振电感两端；t3时刻，谐振电感电流上升到最大满足副边电流输出以及向第二输出整流二极管的反向结电容和RC吸收电路充电，原边的谐振电感与等效的寄生电容进行谐振。t4时刻，当第二输出整流二极管的反向结电容开始充电时，第二输出整流二极管开始截止，主变两端电压Vcs＝Vin，谐振电感电压降至零并开始反向，此时第一箝位二极管准备导通来泻放谐振电感的多余能量，t4时刻此阶段结束；t5时刻，第一箝位二极管的电流降至零，零电流关断；t6时刻，第一开关管零电压关断，关断后，第二输出整流二极管自然导通，输出电感电流通过第一、第二输出整流二极管续流，变压器处于短路状态，谐振电感和变压器原边漏感的能量通过第二开关管和第一续流二极管续流；t7时刻，第二开关管零电压关断。其中，输出整流二极管的箝位电压与额定值存在2*dV/n的压差，dV＝(VRc+Vd5+Vds1)/n。本专利技术提出了一种原边钳位的三电平软开关直流变换电路，采用三电平软开关直流变换技术实现软开关，电路包括正负直流电压源，第一、二、三、四开关管，所述开关管内部寄生的第一、二、三、四反并联二极管，所述开关管两端并联的第一、二、三、四等效电容，第一、二钳位二极管，第一、二续流二极管，第一、二输出整流二极管，隔直电容，谐振电感，变压器，输出电感，输出电容，负载；本专利技术通过原边钳位的三电平软开关直流变换电路中各个开关管在不同时刻的工作状态的控制逻辑，减小电源模块内部变换器的体积和重量，提高开关管的开关频率，减小开关损耗，使电源的各项性能指标大大提高。附图说明图1是移相全桥电路原理图；图2是本专利技术的采用的原边钳位的三电平软开关直流变换电路示意图；图3是本专利技术的电路工作时序图；图4是本专利技术的输出二极管反向恢复期间的相关波形图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。本专利技术在中大功率场合下，由于开关管电压应力低、易于实现软开关等优点，移相全桥得到广泛的应用；如附图1，变换器利用Lr和C1～C4实现开关管的零电压开关(ZVS)。Q1和Q4为超前管，Q2和Q3为滞后管，Q1和Q4分别在Q2和Q3之前关断，即Q1和Q4为180°互补导通，Q2和Q3也为180°互补导通；超前管和滞后管的导通相差一个相位，即移相角，通过调节移相角的大小来调整输出电压。联结电容Css是为了将超前管与滞后管实现ZVS的开关过程解耦。在超前管开关时，滞后管的结电容不参与谐振，而滞后管开关时超前管的结电容不参与谐振。Css的容量较大，在稳态时，其上电压基本维持在Vin/2。续流二极管D5、D6及联结电容Css均有钳位作用，前者钳位超前管，后者钳位滞后管。D7和D8是钳位二极管，钳位位置可钳于超前管也可钳于滞后管。从其控制方式来看，移相全桥确实可以很好的使稳态情况下开关管的应力保持在Vin/2，而且Q1、Q4和Q2、Q3分别互补导通，且各个开关管对开关次序没有限制，便于软件实现。由于Css的存在，开关管的电压应力会超标，从而引起电源模块可靠性问题，如在模块启动瞬间，由于Css上的电压为0，因此就可能存在Vin的电压全部加在Q4上。在互补开关管互换时即有源状态之间的无源过渡过程中，因为联结电容Css充放电的不均衡在空载时更易于引起MOS管过压。本专利技术的实施方式提供了一种原边钳位的三电平软开关直流变换电路，如附图2所示，所述电路包括：为采用的原边钳位的三电平软开关直流变换电路示意图，图中VC+和VC-分别为正负直流电压源，Q1～Q4是开关管，D1～D4是开关管内部寄生的反并联二极管，C1～C4是开关管两端并联等效电容，D7～D8是钳位二极管，D9～D10是续流二极管，D5～D6是输出整流二极管，Cb是隔直电容,Lr为谐振电感，T1是变压器，Lf是输出电感，Cf为输出电容，R1为负载；谐振电感Lr一端连接在反并联二极管D2、D3之间，另一端连接变压器T1，变压器T1的中心抽头连接输出电感Lf。附图3为电路工作时序图，由上至下分别为开关管Q1～Q4的驱动时序波形：GA、GB、GC、GD；变压器T1两端的电压波形VT1；原边谐振电感电流波形ILr和续流二极管D9、D10的电流波形；箝位二极管D7和D8的电流波形ID7和ID8；输出整流二极管D6和D5两端的电压波形。所述电路工作时，具体工作模式及分析如下：t1-t2时刻，Q2导通，由于谐振电感和MOS两端并联电容实现的软开关，所以Q2零电压开通，此时Q1开关管承受的电压也是零，副边电流仍处于续流状态，变压器被短路。t2-t3时刻，t2时刻Q1导通，由于软开关的作用，所以Q1零电压开通，VC+通过Q1和Q2加到谐振电感两端，谐振电感电流处于线性上升阶段。由于必需要等到电感电流反向且大于1/n副边电流时，原边才能向副边输送功率，所以等待电感电流上升的阶段称为占空比丢失阶段。t3时刻，谐振电感电流上升到最大满足副边电流输出以及向D6的反向结电容和RC吸收电路充电，原边的谐振电感与等效的寄生电容进行谐振。t4时刻，当D6的反向结电容开始充电时，D6开始截止。主变两端电压Vcs＝Vin，谐振电感电压降至零并开始反向，由于副边仅需要对负载提供能量，因此此时箝位二极管D7准备导通来泻放谐振电感的多余能量，t4时刻此阶段结束。原边开始向副边传送功率。t4-t5，箝位阶段和功率输出阶段1t4时刻箝位二极管D7导通，谐振电感上的多于能量被泻放回母线，此时变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原边钳位的三电平软开关直流变换电路，其特征在于，所述电路包括：正负直流电压源，第一、二、三、四开关管，所述开关管内部寄生的第一、二、三、四反并联二极管，所述开关管两端并联的第一、二、三、四等效电容，第一、二钳位二极管，第一、二续流二极管，第一、二输出整流二极管，隔直电容，谐振电感，变压器，输出电感，输出电容，负载；所述谐振电感一端连接在第二、第三反并联二极管之间，另一端连接所述变压器；所述变压器的中心抽头连接输出电感。

【技术特征摘要】
1.一种原边钳位的三电平软开关直流变换电路，其特征在于，所述电路包括：正负直流电压源，第一、二、三、四开关管，所述开关管内部寄生的第一、二、三、四反并联二极管，所述开关管两端并联的第一、二、三、四等效电容，第一、二钳位二极管，第一、二续流二极管，第一、二输出整流二极管，隔直电容，谐振电感，变压器，输出电感，输出电容，负载；所述谐振电感一端连接在第二、第三反并联二极管之间，另一端连接所述变压器；所述变压器的中心抽头连接输出电感。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：所述电路工作时，t1-t2时刻，所述第二开关管零电压开通，此时第一开关管承受的电压为零，变压器短路；t2-t3时刻，t2时刻第一开关管零电压开通，正直流电压源通过第一、二开关管加到谐振电感两端；t3时刻，谐振电感电流上升到最大满足副边电流输出以及向...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖波，李松磊，张洪镇，
申请(专利权)人：郑州云海信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41