[发明专利]加耦合电感的倍流整流方式全桥直流变换器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种加耦合电感的倍流整流方式全桥直流变换器，属于恒频、隔离的全桥直流变换器。

背景技术：

直直变换作为电力电子技术领域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。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，如果想拓宽滞后臂开关管的软开关范围，可以增加变压器的漏感或者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滞后臂开关管的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侧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，导致需要减小变压器原副边匝比补偿丢失的占空比，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，在变压器的二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串联电感引起的。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大降低。

发明内容

发明目的：

本发明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加耦合电感的倍流整流方式全桥直流变换器，变换器工作在全负载范围条件下都可以实现原边开关管的零电压开关，提高变换效率。

技术方案：

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明加耦合电感的倍流整流方式全桥直流变换器，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，整流滤波电路为倍流整流电路，

还包括由耦合电感、辅助电容构成的无源辅助网络，其中耦合电感包括原边绕组和副边绕组，，耦合电感原边绕组的异名端与耦合电感副边绕组的同名端连接成中心抽头，耦合电感原边绕组的输入端与第一逆变桥臂的输出端相连，耦合电感副边绕组的输出端与第二逆变桥臂的输出端相连，耦合电感的中心抽头与隔离变压器原边绕组的输入端相连，辅助电容包括二个电容，第一辅助电容的输入端构成辅助电容的正输入端，第二辅助电容的输出端构成辅助电容的负输出端，第一辅助电容的输出端与第二辅助电容的输入端相连，构成辅助电容的输出端，辅助电容的正输入端与负输入端分别与直流电源的正极与负极相连接，隔离变压器的原边绕组的输出端与辅助电容的输出端相连。

有益效果：

本发明披露了加耦合电感的倍流整流方式直流变换器，其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，由于加入了耦合电感，使得在轻载时一部分能量储存于耦合电感中，存储于耦合电感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；由于采用倍流整流方式，避免了输出整流二极管因反向恢复引起的损耗，输出整流管的电压应力也随之减小，变换器的效率提高，并且该变换器尤其适用于低压大电流输出场合。

附图说明：

附图1是传统的零电压开关全桥变换器结构示意图。

附图2是本发明的加耦合电感的倍流整流方式全桥直流变换器结构示意图。

附图3是本发明的加耦合电感的倍流整流方式全桥直流变换器进一步等效电路图。

附图4是本发明的加耦合电感的倍流整流方式全桥直流变换器主要工作波形示意图。

附图5～附图11是本发明的加耦合电感的倍流整流方式全桥直流变换器的各开关模态示意图。