本发明专利技术公开了一种采用无源辅助电路零电压开关全桥直流变换器，包括直流电源、第一逆变桥臂和第二逆变桥臂、辅助电感、辅助电容、隔离变压器及整流滤波电路。本发明专利技术采用移相控制方式，由于加入了由辅助电感和辅助电容组成的辅助网络，可以在全负载范围内实现开关管的零电压开关，并且储存在辅助电路中的能量能随着负载变化而自适应的变化，同时副边电压尖峰和振荡得到很好的抑制。
【技术实现步骤摘要】
专利技术涉及一种采用无源辅助电路零电压开关全桥直流变换器，属于恒频、隔离的全桥直流变换器，其利用増加的辅助电路在整个输入电压和负载电流的范围内工作。
技术介绍
直直变换作为电カ电子
的ー个重要组成部分，近年来得到了大量的研究。在中大功率的直流变换场合，全桥变换器由于开关管容易实现软开关和采用恒定频率控制而得到了广泛的应用。近二十年来，出现了很多全桥变换器软开关控制策略和电路拓扑。移相控制零电压开关和移相控制零电压零电流开关全桥变换器均可以实现开关管的软开关。传统的移相控制零电压开关全桥变换器在负载较轻时滞后臂会失去软开关，甚至在很轻载吋，由于死区时间的限制，超前桥臂也会失去软开关的条件。如果想拓宽原边开关管的软开关范围，可以将附加的谐振电感与变压器串联。如果选择合适的谐振电感，即便在小 电流下也能实现超前臂开关的ZVS。不过，较大的谐振电感在全负载范围均存储较高的能量，使得产生相当大的循环能量，使变换器效率变低。此外，和变压器一次侧串联大电感延长了一次电流从正变负或从负变正所需的时间。这个延长的换向时间引起变压器二次侧的占空比丢失，这又使得效率降低。最后，值得指出的是在整流器的截止期间，在变压器的ニ次侧具有严重的寄生振荡。所谓寄生振荡是由整流器的结电容和变压器的漏感以及外部电感引起的。为了控制寄生振荡，需要在二次侧使用大的缓冲电路，这同样使得电路的变换效率大为降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷提供一种采用无源辅助电路零电压开关全桥直流变换器，变换器工作在各种负载条件下都可以实现原边开关管的零电压开关，且辅助电路提供的能量可以随着负载变化而自适应的变化，从而提高变换效率。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案一种采用无源辅助电路零电压开关全桥直流变换器，包括直流电源(Vin)、结构相同的第一逆变桥臂和第二逆变桥臂、隔离变压器以及整流滤波电路；其中每个逆变桥臂都包括ニ个开关管、ニ个体ニ极管和ニ个寄生电容，第一开关管的漏极分别与第一体ニ极管阴极、第一寄生电容的一端连接构成逆变桥臂的正输入端，第一开关管的源极分别与第一体ニ极管阳极、第一寄生电容的另一端、第ニ开关管的漏极、第二体ニ极管阴极、第二寄生电容的一端连接构成逆变桥臂的输出端，第ニ开关管的源极分别与第二体ニ极管阳极、第二寄生电容的另一端连接构成逆变桥臂的负输入端，直流电源(Vin)的正极分别接第一逆变桥臂和第二逆变桥臂的正输入端，直流电源(Vin)的负极分别接第一逆变桥臂和第二逆变桥臂的负输入端，隔离变压器副边绕组的输出端接整流滤波电路的输入端，其创新点在于还包括由辅助电感、第一辅助电容、第二辅助电容构成的无源辅助电路，其中辅助电感的输入端接第一逆变桥臂的输出端，辅助电感的输出端与第二逆变桥臂的输出端相连接，第一辅助电容的输入端接直流电源(Vin)的正极，第一辅助电容的输出端和第二辅助电容的输入端相连接，第二辅助电容的输出端接直流电源(Vin)的负极，隔离变压器(3)两个副边绕组的异名端相连接。相对于现有技术，本专利技术采用无源辅助电路零电压开关全桥直流变换器，基本消除了变压器二次侧的寄生振荡，并可以在全负载范围实现开关管的零电压开关。与原有技术相比的主要技术特点是，由于加入了辅助电路，使得在轻载时一部分能量储存于辅助电路中，存储于辅助电路的能量可以帮助原边开关管在轻载甚至空载时实现软开关，且储存于辅助电路的能量随着负载的变化而自适应的变化，由于变压器漏感取值小，输出整流ニ极管因反向恢复引起的损耗大大减小，输出整流管的电压应力也随之减小，变换器的效率可以提尚。 附图说明图I是传统的零电压开关全桥变换器结构示意图。图2是本专利技术采用无源辅助电路零电压开关全桥直流变换器电路结构示意图。图3是本专利技术采用无源辅助电路零电压开关全桥直流变换器主要工作波形示意图。图4 图8是本专利技术采用无源辅助电路零电压开关全桥直流变换器的各开关模态示意图。其中Vin为电源电压；Qi Q4为功率开关管A C4为寄生电容办 D4为体ニ极管；La为辅助电感；Cal为第一辅助电容；Ca2为第二辅助电容；T,为隔离变压器；DK1、De2,De3>De4为输出整流ニ极管；Lf为滤波电感；Cf为滤波电容；RU为负载；V。为输出电压；vAB为A与B两点间电压。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进ー步阐述本专利技术。这些实施例应理解为仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。在阅读了本专利技术记载的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本专利技术权利要求所限定的范围。图I所示的是传统的零电压开关全桥变换器结构示意图。如图2所示，本专利技术优选实施例提供的采用无源辅助电路零电压开关全桥直流变换器由直流电源Vin、两个逆变桥臂I和2、隔离变压器3、辅助电感4、第一辅助电容5、第二辅助电容6及整流滤波电路7组成。Q1 Q4是四只功率开关管，D1 D4分别是开关管Q1 Q4的体ニ极管，C1 C4分别是开关管Q1 Q4的寄生电容，La是辅助电感，Cal、Ca2是辅助电容，Tr是隔离变压器，Dki、Dk2、Dk3、Dk4是输出整流ニ极管，Lf是输出滤波电感，Cf是输出滤波电容，RLd为负载。本变换器采用移相控制，开关管Q1和Q3分别超前于开关管Q2和Q4 —个相位，称开关管Q1和Q3组成的第一逆变桥臂为超前桥臂，开关管Q2和Q4组成的第二逆变桥臂则为滞后桥臂。其中分压电容Cal、Ca2的电压为输入电压Vin的一半，即vMl = vca2 = N J2,可看作为Vin/2的电压源。下面以图2为主电路结构，结合图3 图8叙述本专利技术的具体工作原理。由图3可知整个变换器一个开关周期有10种开关模态,分别是、、、、、、、、,其中，为iu半周期，为后半周期。下面对各开关模态的工作情况进行具体分析。在分析之前，先作如下假设①所有开关管和ニ极管均为理想器件；②滤波电容足够大，因此副边输出可等效为电压源，所有电感、电容均为理想元件^C1 = C3 = Clead7C2—C4 — ^IagOI.开关模态I 在、时刻之前，Q1和Q2导通，Q4和Q3截止，原边电流近似不变，vAB = O,原边给负载供电。to时刻关断Q1,电流I1从Q1中转移到C1和C3支路中，Vab由零逐渐变为-Vin，在这个时段里，储存在La和Lf中的能量给C1充电，同时给C3放电。在、时刻，C3的电压下降到零，Q3的反并联ニ极管D3自然导通，Q3可实现零电压开通，该模态结束。 2.开关模态2 D3导通后，开通Q3, Q1和Q3驱动信号之间的死区时间td(lead) > t01o A点电位下降为零，所以vAB = -Vin，原边不向负载提供能量。此时辅助电感La承受的电压为-Vin，因此La不断减小。在セ2时刻，La中的电流下降为最小值-Iy辅助电感储存的能量与负载电流具有一定的关系，当负载电流减小吋，Iu的幅值增大，储存在辅助电感中的能量増加；当负载电流增大时，ILa的幅值减小，储存在辅助电感中的能量降低。 3.开关模态3 在t2时刻,关断Q2,电流i2给C2充电，同时给C4放电，La储存的能量可供实现软开关。由于C2和C4的缓冲作用，Q2是零电压关断。在セ3时刻，C4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用无源辅助电路零电压开关全桥直流变换器，包括直流电源(Vin)、结构相同的第一逆变桥臂(1)和第二逆变桥臂(2)、隔离变压器(3)以及整流滤波电路(7)；其中每个逆变桥臂都包括二个开关管、二个体二极管和二个寄生电容，第一开关管的漏极分别与第一体二极管阴极、第一寄生电容的一端连接构成逆变桥臂的正输入端，第一开关管的源极分别与第一体二极管阳极、第一寄生电容的另一端、第二开关管的漏极、第二体二极管阴极、第二寄生电容的一端连接构成逆变桥臂的输出端，第二开关管的源极分别与第二体二极管阳极、第二寄生电容的另一端连接构成逆变桥臂的负输入端，直流电源(Vin)的正极分别接第一逆变桥臂(1)和第二逆变桥臂(2)的正输入端，直流电源(Vin)的负极分别接第一逆变桥臂(1)和第二逆变桥臂(2)的负输入端，隔离变压器(3)副边绕组的输出端接整流滤波电路(7)的输入端，其特征在于：还包括由辅助电感(4)、第一辅助电容(5)、第二辅助电容(6)构成的无源辅助电路，其中辅助电感(4)的输入端接第一逆变桥臂(1)的输出端，辅助电感(4)的输出端接第二逆变桥臂(2)的输出端，第一辅助电容(5)的输入端接直流电源(Vin)的正极，第一辅助电容(5)的输出端和第二辅助电容(6)的输入端相连接，第二辅助电容(6)的输出端接直流电源(Vin)的负极，隔离变压器(3)两个副边绕组的异名端相连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：季飚，黄海燕，张丽平，高俊丽，胡华荣，迟亮，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：
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