一种高效率高增益的开关电源谐振转换器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高效率高增益的开关电源谐振转换器，该转换器包括有逆变电路、谐振腔、隔离变压器以及整流桥；逆变电路、谐振腔、隔离变压器以及整流桥顺次连接；谐振腔包括有谐振电容、谐振电感、励磁电感、第一双向开关管以及第二双向开关管；相比于现有技术，本申请中提供的转换器以区别于传统的谐振腔设计，帮助转换器以不同的拓扑应对不同范围内的输入电压，帮助电路得以以定频控制的形式实现稳压输出，在降低转换器对自身变压器等磁性元件的要求的同时，兼顾自身开关器件的开关性能，以高效率高增益性能实现对电源的转换。以高效率高增益性能实现对电源的转换。以高效率高增益性能实现对电源的转换。

【技术实现步骤摘要】
一种高效率高增益的开关电源谐振转换器


[0001]本技术属于电力电子
，特别涉及一种开关电源谐振变换器。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的发展，人们对各类电子产品的需求也日益提高。对于开关电源，人们期望其具备人更宽的电压范围、更高的功率密度以及更优良的可靠性。
[0003]研究电力电子技术的演化历程不难发现，增大电源的工作频率能显著减少磁性元件的体积，有利于功率密度的提高。近年来，受益于半导体技术的不断进步，应用在开关电源的中的电子开关，其可耐受的开关频率不断提升，但将这些开关器件应用到具体的开关电源电路中时，简单地提高电子开关的通断频率也同时意味着开关损耗的增加，而这又限制了开关电源功率密度的提高。
[0004]为解决上述问题，谐振变换器以其低噪声、低应力、低开关损耗等优点，被应用到开关电源中，谐振技术也在近年得到了长足发展。应用了谐振变换器具体开关电源一般有变频控制和定频控制两种工作方式：定频控制与变频控制。
[0005]当输入电压和负载变化范围很宽时，单独采用变频控制的谐振变换器工作频率变化范围宽，这就使得其中的磁性元件设计困难。而且当电压范围较宽时，传统变频控制谐振变换器的效率明显下降；而单独的定频移相控制的全桥变换器，由于工作频率固定因而磁性元件便于设计，但是为了使得输入电压和负载在宽范围下保证输出电压不变，需要电路在较大的移相角下工作，由于移相电路存在滞后桥臂难以实现软开关的特点，此时电路可能会失去软开关的特点，所以在这种控制方式下，需要考虑最大移相角下滞后桥臂仍能实现软开关的需求，移相角越大，增益范围越宽所以移相角受到限制，因此，传统定频移相控制的谐振变换器虽可达到较高效率但增益范围受限。综上，现有技术中提供的具有谐振变换器的开关电源应用到宽输入电压场景中时，电路不能兼顾高效率和高增益的特点。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本技术的目的在于提供一种谐振转换器，该转换器以区别于传统的谐振腔设计，帮助转换器以不同的拓扑应对不同范围内的输入电压，帮助电路得以以定频控制的形式实现稳压输出，在降低转换器对自身变压器等磁性元件的要求的同时，兼顾自身开关器件的开关性能，以高效率高增益性能实现对电源的转换。
[0007]为实现上述目的，本技术的技术方案如下：
[0008]一种高效率高增益的开关电源谐振转换器，该转换器包括有逆变电路、谐振腔、隔离变压器以及整流桥；逆变电路、谐振腔、隔离变压器以及整流桥顺次连接；
[0009]谐振腔包括有谐振电容、谐振电感、励磁电感、第一双向开关管以及第二双向开关管；谐振电容的其中一端连接逆变电路的其中一个输出端，谐振电容的另一端连接谐振电感的其中一端，谐振电感的另一端连接励磁电感的其中一端，励磁电感的另一端连接逆变电路的另一个输出端；
[0010]第一双向开关管的栅极接入一路驱动信号，其漏极连接谐振电容与谐振电感的公共端，其源极连接第二双向开关管的源极；第二双向开关管的的栅极接入一路驱动信号，其漏极连接励磁电感与逆变电路的公共端。
[0011]进一步的，逆变电路包括有第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管；第一开关管的栅极接入一路驱动信号，其漏极连接外部直流电源的正极，其源极连接第三开关管的漏极，第三开关管的的栅极接入一路驱动信号，其源极连接外部直流电源的负极；第二开关管的的栅极接入一路驱动信号，其漏极连接第一开关管的漏极，其源极连接第四开关管的漏极，第四开关管的的栅极接入一路驱动信号，其源极连接第三开关管的源极；
[0012]第一开关管与第三开关管的公共端引出，连接谐振电容；第二开关管与第四开关管的公共端引出，连接励磁电感。
[0013]进一步的，谐振电感与励磁电感的公共端引出，连接隔离变压器中原边的一端，励磁电感与第四开关管的公共端引出，连接隔离变压器中原边的另一端；隔离变压器中副边的两端分别与整流桥连接。
[0014]进一步的，整流桥包括有第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管、第四整流二极管以及滤波电容；
[0015]第一整流二极管的阳极连接第三整流二极管的阴极，其阴极连接第二整流二极管的阴极；第三整流二极管的阳极连接第四整流二极管的阳极，第二整流二极管的阳极连接第四整流二极管的阴极；
[0016]隔离变压器中副边的其中一端连接第一整流二极管与第三整流二极管的公共端，其另一端连接第二整流二极管与第四整流二极管的公共端；
[0017]滤波电容的其中一端连接第一整流二极管与第二整流二极管的公共端，其另一端连接第三整流二极管与第四整流二极管的公共端。
[0018]上述电路应用到实际中时，本领域技术人员可按照固定频率的PWM的形式驱动电路中各个开关管，具体驱动控制如下：
[0019]当输入的外部直流源的电压处于低电压范围内时，控制逆变电路工作在全桥状态，此时控制第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一双向开关管以及第二双向开关管以相等且固定的频率通断：保持第一开关管和第一双向开关管互补导通，第二开关管和第二双向开关管互补导通，第一开关管和第四开关管同时导通、同时关断，第二开关管和第三开关管同时导通、同时关断；控制第一开关管和第二开关管的占空比相等，均不大于0.5且两者相位差180
°
；控制第一双向开关管和第二双向开关管的占空比相等，均不小于0.5 且两者相位差180
°
，调节第一开关管的占空比大小以在滤波电容处获得具有预期的电压幅值以及电压增益的输出。
[0020]当输入的外部直流源的电压处于低电压范围内时，控制逆变电路工作在半桥状态，此时控制第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一双向开关管以及第二双向开关管以相等且固定的频率通断：保持第一开关管与第一双向开关管互补导通，第三开关管与第二双向开关管互补导通，控制第四开关管持续导通，第二开关管持续关断；控制第一开关管的占空比与第三开关管的占空比相等，均不大于0.5且两者相位差180
°
；控制第一双向开关管的占空比与第二双向开关管的占空比相等，均不小于0.5且两者相位差180
°
；调节第一开关管的占空比大小以在滤波电容处获得具有预期的电压幅值以及电压增益的
输出。
[0021]本技术的优势在于：相比于现有技术，在本申请中提供的的技术方案具有以下有益效果：
[0022]首先，在本申请提供的技术方案中，逆变电路采用了全桥与半桥相结合的变拓扑形式构造电路，极大地拓宽了变换器的增益范围的同时，还提升了电路工作效率。
[0023]其次，在本申请提供的谐振转换器中，区别于传统的谐振结构，本申请提供的技术方案中谐振腔内增设第一双向开关管以及第二双向开关管，以双向开关的结构，通过控制双向开关管的导通时间来实现输出稳压，从而实现定频控制，降低了对变压器等磁性元件的要求。与此同时，由于开关器件同逆变电路中各个开关管一同位于变压器原边，这也降低了电路控制及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效率高增益的开关电源谐振转换器，该转换器包括有逆变电路、谐振腔、隔离变压器以及整流桥；所述逆变电路、所述谐振腔、所述隔离变压器以及所述整流桥顺次连接；其特征在于，所述谐振腔包括有谐振电容、谐振电感、励磁电感、第一双向开关管以及第二双向开关管；所述谐振电容的其中一端连接所述逆变电路的其中一个输出端，所述谐振电容的另一端连接所述谐振电感的其中一端，所述谐振电感的另一端连接所述励磁电感的其中一端，所述励磁电感的另一端连接所述逆变电路的另一个输出端；所述第一双向开关管的栅极接入一路驱动信号，其漏极连接所述谐振电容与所述谐振电感的公共端，其源极连接所述第二双向开关管的源极；所述第二双向开关管的栅极接入一路驱动信号，其漏极连接所述励磁电感与所述逆变电路的公共端。2.如权利要求1所述的高效率高增益的开关电源谐振转换器，其特征在于，所述逆变电路包括有第一开关管、第二开关管、第三开关管以及第四开关管；所述第一开关管的栅极接入一路驱动信号，其漏极连接外部直流电源的正极，其源极连接所述第三开关管的漏极，所述第三开关管的栅极接入一路驱动信号，其源极连接外部直流电源的负极；所述第二开关管的栅极接入一路驱动信号，其漏极连接所述第一开关管的漏极，其源极连接所述第四开关管的漏极，所述第四开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁海颜，马福新，王海峰，
申请(专利权)人：深圳市安托山技术有限公司，
类型：新型
国别省市：