双频桥式拓扑电路制造技术

一种双频桥式拓扑电路，由Ｚ源电感ＬＺ１和ＬＺ２、电容Ｃ１和Ｃ２、及二级管ＤＩＮ和Ｄｏ组成Ｚ源主体；高电位双臂ＶＳ１１、ＶＳ１２工作于４００Ｈｚ低频推挽，低电位高频推挽双臂ＶＳ１、ＶＳ２工作于２００００Ｈｚ至开关ＶＳ１、ＶＳ２的截止频率，输出在两半桥中点对角线Ｐ点与Ｏ点之间，负载ＨＩＤ灯受串Ｌｒ限流。采用本发明专利技术可节省传统第一ＢＯＯＳＴ（ＡＰＦＣ）和第二级ＢＵＣＫ（降压），成本下降，性价比竞争能力上升。适用于电源电压较宽范围和负载变化较大的范围，较好应用于大批量生产各种电力电子开关产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源的控制方法，特别涉及一种双频桥式拓扑电路。
技术介绍
全桥电路是开关电源中广泛应用的拓扑之一，传统全桥电路是对角线同步同 相驱动，相邻两臂异相驱动，千方百计避免两半桥发生直通；然而，由于"米 勒效应"以及各元器件的非对称性，所以直通危险是客观存在的。直通必然损 坏全桥，并涉及全桥的前级也可能烧坏。一般高频全桥谐振式软开关拓扑，当元器件对称性差，或电源变动，或负载 变动，超过谐振软开关边界条件之外时，转为硬开关，损耗大，发热恶性循环 损坏的。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种双频桥式拓扑电路，它将电压源借助于"z源"，转化为可控升压或降压无缝控制的电流源，即DC (V) —DC (I)的Z源技术， 直接供电给双频桥式拓扑，可省去传统的BOOST升压APFC级和BUCK降压中间 级，提升可靠性和性价比。本专利技术通过以下技术方案实现上述目的提供一种双频桥式拓扑电路，所 述拓扑电路由Z源电感LZ1和LZ2、电容Cl和C2、及二级管DIN和Do组成Z 源主体；高电位双臂VSll、 VS12工作于400Hz低频推挽，低电位高频推挽双臂 VS1、 VS2工作于20000Hz至开关VS1、 VS2的截止频率，输出在两半桥中点对角线P点与O点之间，负载HID灯受串Lr限流。所述低电位双臂VS1、 VS2分别并联的支路中有电容CZV串二级管DZV;在VS1断开时，与VS1并联的DZV1串的电容CZV1吸收瞬间充电能量，保证VS1零电压断开ZVS;同理，在VS2断开时，与VS2并联的DZV2串的电容CZV2吸收瞬间充电能量，保证VS2零电压断开ZVS;当VS1开关导通时，经反馈二极管DF1回收能量馈给电感LZ2;当VS2开关导通时，经反馈二极管DF2回收能量馈给电感LZ2;主动实现主开关VS1、 VS2工作在ZVZCS软开关状态。本专利技术利用全桥高电位推挽双臂,.工作于低频，为可控激磁提供前题，而全桥低电位推挽双臂工作于高频，实现高频半波脉冲，反复用来作为即控制"短路"为Z源激磁，又把电压源经Z源转化为电流源，给全桥供电。当占空比D=0. 33时，Z源不升压也不降压当占空比D〉0.33时，z源工作于升压当占空比D〈0. 33时,Z源工作于降压Z源的输出电压由占空比控制见下式所示( Uz(oUt)=~^~, ) 1-2D由于高频推挽双臂可精确实施占空比控制，高频推挽双臂之一臂导通时，高 频半波用于Z源充磁，高频推挽双臂另一臂导通时，高频另半波向负载输出， 于是，为引入单周期控制策略，并为逐脉冲峰值控制，为谷底开关控制打下良 好的基础。本专利技术的双频全桥区别于传统的全桥开关电路， 一方面要为本级之前的z源电感提供所需的适当"占空比可控直通"，又要为本级输出负载匹配功率，且在电源波动和负载波动时，始终承前(z源)启后(负载)工作于zczvs软开关工作状态。双频全桥中高电位的推挽低频(低于0.4KHz )开关难度不大，难点在低 位的推挽高频(高于20KHz )开关须精心设计，才能实现本专利技术效果。考虑到一般高频全桥谐振式软开关拓扑，当元器件对称性差，或电源变动， 或负载变动，超过谐振软开关边界条件之外时，转为硬开关，损耗大，发热恶 性循环损坏的。为此，在本专利技术中将高频推挽双臂均设计为CUK主动软开关 ZVZCS，确保了各种控制策略的引入实施时，不像传统谐振软开关那样受到局限。本专利技术的突出优点在于1、 采用双频全桥电路，借助于Z源，节省传统第一 BOOST(APFC)和第二级 BUCK(降压)，所以成本下降，性价比竞争能力上升。2、 由于引入双CUK主动软开关(ZVZCS)，适用于电源电压较宽范围和负载 变化较大的范围，较好应用于大批量生产各种电力电子开关产品。附图说明图1是基于Z源的双频桥式拓扑示意图具体实施例方式以下通附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。 图1可分四部分来分析1、 Z源部分由电压源UIN和隔离二级管DIN 、 Z源电感LZ1和LZ2、电容 C1和C2、及二级管Do组成Z源主体。2、 全桥主开关VSll、 VS12工作于400Hz低频推挽，主开关VS1、 VS2工作 于20000Hz高频推挽，输出在两半桥中点对角线P点与O点之间，负载HID灯 受串Lr限流。3、 主动软开关的实施，得益于高频主开关并联的CUK电容CZV， CZV1、 CZV2 分别各自串二级管DZV， DZV1、 DZV2分别各将贮能电容CZV的能量，当高频主 开关导通时，分别电馈能二极管DF1、 DF2馈能给电感LZ2，就可以主动实施保 证主开关VS1、 VS2工作在ZVZCS软开关。4、 现在我们来定性定量分析电路，假设VSll、 VS12工作于0.4KHz，则两 个主开关工作周期400分之一秒，即25ms，每个低频主开关工作一半时间即12. 5 ms，又假设占空比为0.5，则每个低频主开关导通(N0)6.25ms，断开(OFF) 6. 25 ms。又假设VS1， VS2工作于20KHZ，则两个主开关工作周期为二万分之一秒即 50^s。又假设占空比0.5;则每个高频半波主开关导通(NO) 12.5//s，断开 (OFF) 12. 5//s。显然在一个低频主开关导通的6.25 ms时间内，有一半时间发 生多次高频半波主开关12.5;/s直通，给Z源充磁，在另一半时间多次12.5^s 半波高频主开关才给负载输出Z源放电的能量。于是，可以用"以销定产"的 概念来类比，正是高频主开关每周期内一半时间内给Z源电感充磁，实现Z源 把"电压源"转化为"电流源"的优势，才能在高频主开关每周期内另一半时 间给全桥对角线负载输出交流高频脉冲能量。控制高频主开关的通与断的"占空比"，可精确实施单周期控制，逐个脉冲 波峰控制，或用谷底开关精确控制，使本专利技术实现高效率和很强的可控性(鲁 棒性)。注意到高频主开关是基于CUK软开关拓扑特征，又由辅助开关二级管DF1、 DF2配合主开关每次导通时，把CZV贮存(主开关断开的ZVS时段)的电能， 经主开关——辅助二级管DF1、 DF2，回馈给电感LZ2，所以本拓扑是主动型有 源无损补偿软开关(ZVZCS)，可靠性高于传统的"谐振式全桥"。由于是全桥ZVZCS软开关，所以EMC电平低，并且，由于Z源还客观上起 到收集PCB杂波回馈到LZ1和LZ2的良性作用，本专利技术产品的EMC达标的富裕 度很好。基于Z源的双频桥式拓扑，是由双频全桥低电位双臂高频推挽开关空度比 D来精确控制Z源电感充磁放电，做到负载功率要多少能量，精确到高频半波， 精确到一个脉冲波，所以能够广泛应用于各种放电灯，各种电力电子变压器及 隔离式LED灯，还适用于电机变频。实现功率因数和电源效率，双超0.9以上没 问题。当应用于多相负载时，用多相半桥组合而成，也可以充分得到Z源优势，由 可控电压的可控电流源供电的多相全桥拓扑。权利要求1、一种双频桥式拓扑电路，其特征是，所述拓扑电路由Z源电感LZ1和LZ2、电容C1和C2、及二级管DIN和Do组成Z源主体；高电位双臂VS11、VS12工作于400Hz低频推挽，低电位高频推挽双臂VS1、VS2工作于20000Hz至开关VS1、VS2的截止频率，输出在两半桥中点对角线P点与O点之间，负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双频桥式拓扑电路，其特征是，所述拓扑电路由Ｚ源电感ＬＺ１和ＬＺ２、电容Ｃ１和Ｃ２、及二级管ＤＩＮ和Ｄｏ组成Ｚ源主体；高电位双臂ＶＳ１１、ＶＳ１２工作于４００Ｈｚ低频推挽，低电位高频推挽双臂ＶＳ１、ＶＳ２工作于２００００Ｈｚ至开关ＶＳ１、ＶＳ２的截止频率，输出在两半桥中点对角线Ｐ点与Ｏ点之间，负载ＨＩＤ灯受串Ｌｒ限流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：申莉萌，王希天，
申请(专利权)人：南宁常萌电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]