无额外绕组的ZVS正激式变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种无额外绕组的ZVS正激式变换器，原边功率MOS管Q1和Q2交替导通来保证正激式隔离输出变压器完成复位，并使得原边功率MOS Q1以零电压ZVS导通。MOS管Q1截至后的原边绕组Np电压是由MOS管Q2的体二极管和谐振电容Cr上电压决定的；MOS管Q1的漏源电压Vds1(t)是输入电压VIN与谐振电容Cr上电压之和；一个开关周期内的MOS Q1和MOS Q2之间交替换流。本发明专利技术降低正激式隔离输出变压器绕组复杂性和制造成本；并且由于省去额外绕组而省去绕组之间的漏感，可以使得原边MOS Q1的漏源电压变化更加平滑。更加平滑。更加平滑。

【技术实现步骤摘要】
无额外绕组的ZVS正激式变换器


[0001]本专利技术涉及无额外绕组的ZVS正激式变换器及其控制法。

技术介绍

[0002]在正激式直流
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直流变换器中，缺乏对其隔离输出变压器复位功能，需要提供额外电路来完成复位。目前有数种复位方法可以采用，有RCD电路，复位绕组，有源去磁复位和谐振复位等方法。有源去磁复位和谐振复位是可以使得隔离输出变压器工作在第一和第三象限。这有利于进一步减小隔离输出变压器的体积。
[0003]已授权的专利技术专利《零电压开关正激式直流
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直流变换器及其控制法》(专利号ZL202011194205.X)给出谐振复位方法来帮助完成正激式隔离输出变压器复位，并且使得正激式直流
‑
直流变换器的原边功率MOS可以在零电压条件下导通。但在该专利方案(如图1所示)，需要正激式隔离输出变压器有一个额外的绕组Nt来完成谐振复位并使原边功率MOS可以在零电压条件下导通。因此该方案尚存在要增加额外绕组Nt而使正激式隔离输出变压器绕组分布复杂的不足之处；尤其对于平面变压器的使用。在平面变压器的设计中，增加绕组个数将增加平面变压器的复杂性和制造成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种无额外绕组的ZVS正激式变换器及其控制法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种无额外绕组的ZVS正激式变换器及其控制法：原边功率MOS管Q1和Q2交替导通(基本是交替导通)来保证正激式隔离输出变压器完成复位，并使得原边功率MOS Q1以零电压ZVS导通。
[0006]即，相对于现有技术而言：省去正激式隔离输出变压器的额外绕组Nt。
[0007]作为本专利技术的无额外绕组的ZVS正激式变换器的改进：
[0008]MOS管Q1截至后的原边绕组Np电压是由MOS管Q2的体二极管和谐振电容Cr上电压决定的；而MOS管Q1的漏源电压Vds1(t)是输入电压VIN与谐振电容Cr上电压之和；
[0009]一个开关周期内的MOS Q1和MOS Q2之间交替换流。
[0010]作为本专利技术的无额外绕组的ZVS正激式变换器的进一步改进(此对应输出电感电流工作在断续电流下)：
[0011]正激式隔离输出变压器包括原边绕组Np、副边绕组Ns，所述原边绕组Np与副边绕组Ns经磁芯T紧密耦合；副边绕组Ns输出分别与输出二极管D1阴极和续流二极管D2的阴极相连；副边输出二极管D1阳极和续流二极管D2的阳极相连并与输出滤波电容Cf的负端和输出负载的负端相连；续流二极管D2的阴极与副边输出电感L一端相连；副边输出电感L的另一端与滤波电容Cf正端和输出负载正端相连；
[0012]谐振电容Cr与二极管Dr并联；
[0013]V
IN
为原边输入电压，V
IN
与二极管Dr的阳极以及正激式隔离输出变压器的Np的同
名端相连；二极管Dr的阴极与原边功率MOS管Q2的漏极相连，原边功率MOS管Q2的栅极与相应控制电路模块M输出端DRF相连；原边绕组Np的非同名端与原边功率MOS管Q2的源极、原边功率MOS管Q1的漏极相连；原边功率MOS管Q1的栅极与相应控制电路模块M输出端DR相连，原边功率MOS管Q1的源极经检测电阻Rs入地。
[0014]作为本专利技术的无额外绕组的ZVS正激式变换器的进一步改进(此对应输出电感电流工作在连续电流模式)：
[0015]还包括一个Ls，所述Ls为磁放大器电感Ls或饱和电感Ls；在副边绕组Ns同名端输出与Ls的一端相连，Ls的另一端与续流二极管D2的阴极相连。
[0016]说明：Ls的作用就是提供以短暂的阻断时间来保证原边功率MOS管Q1在零电压条件下导通。
[0017]作为本专利技术的无额外绕组的ZVS正激式变换器的进一步改进，导通截至时刻包括以下：
[0018]原边功率MOS管Q1关断时刻为t0；
[0019]t0～t1：当原边功率MOS管Q1的栅极驱动DR为零，原边功率MOS管Q1开始迅速关断，正激式隔离输出变压器绕组原边Np中电流仅仅为正激式隔离输出变压器绕组Np的激磁电流i
Lm
(t)；
[0020]t1～t2：控制电路模块M输出DRF驱动脉冲将MOS管Q2导通，而MOS Q1截至；
[0021]t2～t3：t3时刻之后，谐振电容Cr上电压Vc(t)为零；正激式隔离输出变压器完成了复位操作；
[0022]t3～t4：原边功率MOS管Q1的漏源电容电压等于输入直流电压VIN，t3～t4持续时间是用于使原边功率MOS Q1以零电压ZVS导通做准备；
[0023]t4～t5：由于激磁电感Lm的反向激磁峰值电流，将原边功率MOS管Q1的漏源电容电压自输入直流电压VIN下降到t5时刻为零；
[0024]t5～t6：在t5～t6期间，正激式隔离输出变压器原边绕组Np中电流是由负电流减小到零并向正电流转换；
[0025]t6～t7：由于原边功率MOS管Q1导通和输入直流电压VIN，激磁电感Lm的反向激磁电流i
Lm
(t)减小到零；副边输出电感L电流i
L
(t)继续增加；
[0026]t7～t0：控制电路模块M的检测电路来检测输出电感电流；当输出电感电流瞬时值在t0时刻达到预定值时，激磁电感Lm的激磁电流i
Lm
(t)也达到正向峰值，控制电路模块M的输出脉冲DR为零，原边功率MOS管Q1关断而进入下一个开关周期。
[0027]作为本专利技术的无额外绕组的ZVS正激式变换器的进一步改进：
[0028]MOS管Q2是PMOS，其源极是与输入电压VIN相连；控制电路模块M仅仅控制MOS管Q2的栅极电位来控制MOS管Q2的导通截至；控制电路需要控制MOS管Q2的导通截至时刻依次为t0、t0～t1、t1～t2、t2～t3、t3～t4、t4～t5、t5～t6、t6～t7、t7～t0(即，同上)。
[0029]作为本专利技术的无额外绕组的ZVS正激式变换器的进一步改进：
[0030]在t4～t5期间，正激式隔离输出变压器原边绕组Np中的反向激磁峰值电流首先将原边功率MOS管Q1的漏源电容电压自输入直流电压VIN下降到t5时刻为零，为MOS管Q1零电压条件下开通创造条件；此时Ls将承受正激式隔离输出变压器副边绕组Ns的输出电压；随着时间的推移，MOS管Q1已经完成零电压导通，经过固定的伏
×
秒乘积，Ls由截至转为导通；
正激式隔离输出变压器副边绕组Ns经Ls输出电流。
[0031]作为本专利技术的无额外绕组的ZVS正激式变换器的进一步改进：
[0032]在t4～t5期间，正激式隔离输出变压器原边绕组Np中的反向激磁峰值电流首先将原边功率MOS管Q1的漏源电容电压自输入直流电压VIN下降到t5时刻为零，为MOS管Q1零电压条件下开通创造条件；此时Ls将承受正激式隔离输出变压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无额外绕组的ZVS正激式变换器，其特征在于：原边功率MOS管Q1和Q2交替导通来保证正激式隔离输出变压器完成复位，并使得原边功率MOS Q1以零电压ZVS导通。2.根据权利要求1所述的无额外绕组的ZVS正激式变换器，其特征在于：MOS管Q1截至后的原边绕组Np电压是由MOS管Q2的体二极管和谐振电容Cr上电压决定的；MOS管Q1的漏源电压Vds1(t)是输入电压VIN与谐振电容Cr上电压之和；一个开关周期内的MOS Q1和MOS Q2之间交替换流。3.根据权利要求2所述的无额外绕组的ZVS正激式变换器，其特征在于：正激式隔离输出变压器包括原边绕组Np、副边绕组Ns，所述原边绕组Np与副边绕组Ns经磁芯T紧密耦合；副边绕组Ns输出分别与输出二极管D1阴极和续流二极管D2的阴极相连；副边输出二极管D1阳极和续流二极管D2的阳极相连并与输出滤波电容Cf的负端和输出负载的负端相连；续流二极管D2的阴极与副边输出电感L一端相连；副边输出电感L的另一端与滤波电容Cf正端和输出负载正端相连；谐振电容Cr与二极管Dr并联；V
IN
为原边输入电压，V
IN
与二极管Dr的阳极以及正激式隔离输出变压器的Np的同名端相连；二极管Dr的阴极与原边功率MOS管Q2的漏极相连，原边功率MOS管Q2的栅极与相应控制电路模块M输出端DRF相连；原边绕组Np的非同名端与原边功率MOS管Q2的源极、原边功率MOS管Q1的漏极相连；原边功率MOS管Q1的栅极与相应控制电路模块M输出端DR相连，原边功率MOS管Q1的源极经检测电阻Rs入地。4.根据权利要求3所述的无额外绕组的ZVS正激式变换器，其特征在于：还包括一个Ls，所述Ls为磁放大器电感Ls或饱和电感Ls；在副边绕组Ns同名端输出与Ls的一端相连，Ls的另一端与续流二极管D2的阴极相连。5.根据权利要求3所述的无额外绕组的ZVS正激式变换器，其特征在于：导通截至时刻包括以下：原边功率MOS管Q1关断时刻为t0；t0～t1：当原边功率MOS管Q1的栅极驱动DR为零，原边功率MOS管Q1开始迅速关断，正激式隔离输出变压器绕组原边Np中电流仅仅为正激式隔离输出变压器绕组Np的激磁电流i
Lm
(t)；t1～t2：控制电路模块M输出DRF驱动脉冲将MOS管Q2导通，而MOS Q1截至；t2～t3：t3时刻之后，谐振电容Cr上电压Vc(t)为零；正激式隔离输出变压器完成了复位操作；t3～t4：原边功率MOS管Q1...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁大丰，孙建中，
申请(专利权)人：杭州欧佩捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：