本发明专利技术公布了一种有效抑制副边电压尖峰的宽负载范围零电压开关全桥变换器，包括直流电源、第一逆变桥臂和第二逆变桥臂、辅助电容、辅助电感、换流电容、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，通过加入换流电容以及LC辅助网络，输出整流二极管电压尖峰和振荡得到很好的抑制，可以在宽负载范围内实现开关管的零电压开关，同时消除了副边占空比的丢失。
【技术实现步骤摘要】
专利技术涉及一种有效抑制副边电压尖峰的宽负载范围零电压开关全桥变换器，属于恒频、隔离的全桥直流变换器，可以有效抑制副边整流二极管的电压尖峰与振荡，同时可以在宽的输入电压和负载电流的范围内实现开关管的零电压开关。
技术介绍
直直变换作为电力电子
的一个重要组成部分，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。但是传统的移相控制零电压开关全桥变换器在变压器副边具有严重的电压尖峰和振荡。这个电压尖峰和振荡是由整流二极管的结电容和变压器的漏感以 及外部电感谐振引起的，增大了整流管的电压应力及输出电压噪声。另外，传统的移相控制零电压开关全桥变换器在负载较轻时，滞后臂容易失去软开关。副边采用RCD吸收电路，其抑制电压尖峰和振荡的效果较好，但功率耗散问题严重，降低了变换器的整机效率。副边采用有源或无源箝位的方式，箝位效果明显，并很好的解决了功率耗散问题，但均需要较大的箝位电容，易引起一次侧的电流尖峰。采用饱和电感的方法可以明显增加滞后臂的软开关范围，占空比丢失小，且原边换流结束后主功率传输路径的电感值小可有效地抑制副边的电压尖峰和振荡，但是饱和电感体积较大，不利于变换器的集成。Redl等人采用原边加入箝位二极管的箝位方式，拓宽了软开关范围，并大大抑制了整流二极管的电压尖峰和振荡，但谐振电感的加入导致的占空比丢失仍然存在，并不能消除变压器漏感引起的电压振荡，且箝位二极管的工作条件往往较差，降低了变换器工作可靠性及其效率。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种有效抑制副边电压尖峰的宽负载范围零电压开关全桥变换器，可以抑制整流二极管的电压尖峰和振荡，同时使变换器在宽负载条件下实现零电压开关，拓宽了变换器的工作范围，提高了变换效率。本专利技术为实现上述目的，采用如下技术方案本专利技术的一种有效抑制副边电压尖峰的宽负载范围零电压开关全桥变换器，包括直流电源、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，其特征在于还包括由辅助电感、辅助电容构成的LC辅助网络和换流电容，其中辅助电感的输入端接第二逆变桥臂的输出端，辅助电容的输入端接辅助电感的输出端，辅助电容的输出端接第二逆变桥臂的负输入端，换流电容的输入端接第一逆变桥臂的输出端，换流电容的输出端接隔离变压器原边绕组的一端，隔离变压器原边绕组的另一端接第二逆变桥臂的输出端。本专利技术披露了一种有效抑制副边电压尖峰的宽负载范围零电压开关全桥变换器，大大减小了输出整流二极管电压尖峰，并可以在宽负载范围实现开关管的零电压开关。与原有技术相比其主要技术特点是，利用换流电容的电压，实现原边超前换流，同时采用LC辅助网络帮助滞后桥臂开关管在全负载范围内实现软开关，输出整流管上的电压尖峰和振荡大大减小，输出整流管的电压应力也随之减小，同时消除了副边占空比丢失，提高变换器的效率。由于滞后桥臂主要依靠LC辅助网络的能量实现零电压开关，漏感取值可以很小，明显减小了漏感对变换器的不利影响。附图说明附图I是传统的零电压开关全桥变换器结构示意图。附图2是本专利技术的一种有效抑制副边电压尖峰的宽负载范围零电压开关全桥变换器电路结构示意图。附图3是本专利技术的一种有效抑制副边电压尖峰的宽负载范围零电压开关全桥变换器主要工作波形示意图。附图4 附图9是本专利技术的一种有效抑制副边电压尖峰的宽负载范围零电压开关全桥变换器的各开关模态示意图。附图10是本专利技术的一种有效抑制副边电压尖峰的宽负载范围零电压开关全桥变换器部分简化工作波形图。上述附图中的主要符号名称Vin、电源电压。Q1N Q4、功率开关管。& (；、寄生电容。D1-D4、体二极管。La、辅助电感。Ca、辅助电容。C。、换流电容。I；、隔离变压器。DK1、Dk2、输出整流二极管。CDK1、Cdk2、输出整流二极管结电容。Lf、滤波电感。Cf、滤波电容。Rw、负载。V。、输出电压。vAB、A与B两点间电压。具体实施例方式下面结合附图对专利技术的技术方案进行详细说明附图I所示的是传统的零电压开关全桥变换器结构示意图。附图2所示的是一种有效抑制副边电压尖峰的宽负载范围零电压开关全桥变换器电路结构示意图。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、辅助电容5、换流电容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的体二极管，C1 C4分别是开关管Q1 Q4的寄生电容，La是辅助电感，Ca是辅助电容，C。是换流电容，Tr是隔离变压器，其原副边匝比为n，Dei, De2是输出整流二极管，Lf是输出滤波电感，Cf是输出滤波电容，Rw为负载。本变换器米用移相控制，开关管Q1和Q3分别超前于开关管Q4和Q2 —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。下面以附图2为主电路结构，结合附图3 附图9叙述本专利技术的具体工作原理。由附图3可知整个变换器一个开关周期有12种开关模态，分别是[tftj、[trt2], [t2-t3]、、[七4 tg]、[ 5 tg]、[ β 七7]、[ 7 tg]、[ § tg]、[ 9 ο]、[tio]、[^11 2]，中，为前半周期，[t6_t12]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所有开关管为理想器件，考虑其体二极管以及寄生电容，C1 = C3 = C2 = C4 = Coss ;②整流二极管视为理想器件，考虑其结电容，以模拟其反向恢复；③所有电感、电容均为理想元件；④辅助电容、滤波电容足够大，都可以等效为电压源；I.开关模态I [tftj [对应于附图4]Q1和Q4导通，Q2和Q3截止，原边电流近似不变，vAB = Vin,整流二极管Dk2流过全部负载电流，Dki截止，原边给负载供电。同时，原边电流、给(；充电，C。电压线性上升。由于vCa电压稳定在Vin/2，B点电压为零，加在辅助电感上的电压为Vin/2，辅助电流ia线性上升。2.开关模态2 [t「t2][对应于附图5]h时刻关断Q1,电流ip从Q1中转移到C1和C3支路中，在这个时段里，储存在Llk和Lf中的能量给C1充电，同时给C3放电，由于Lf很大，ip近似不变，可以看作恒流源，因此C3电压线性下降，vAB下降，变压器副边电压也相应下降，整流二极管结电容Cdki开始放电。从而有本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有效抑制副边电压尖峰的宽负载范围零电压开关全桥变换器，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)、辅助电容(5)构成的LC辅助网络和换流电容(6)。其中辅助电感(4)的输入端接第二逆变桥臂(2)的输出端，辅助电容(5)的输入端接辅助电感(4)的输出端，辅助电容(5)的输出端接第二逆变桥臂(2)的负输入端，换流电容(6)的输入端接第一逆变桥臂(1)的输出端，换流电容(6)的输出端接隔离变压器(3)原边绕组的一端，隔离变压器(3)原边绕组的另一端接第二逆变桥臂(2)的输出端。...
【技术特征摘要】
1.一种有效抑制副边电压尖峰的宽负载范围零电压开关全桥变换器，包括直流电源(Vin)、结构相同的第一逆变桥臂(I)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(I)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(I)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)、辅助...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈仲，刘沙沙，史良辰，季锋，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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