[发明专利]一种链式双桥自耦降压拓扑

摘要

本发明涉及一种全新的电路拓扑，具体为一种链式双桥自耦降压拓扑，解决了传统的降压直流变换器输出功率低、体积大、效率低、可靠性低的弊端。本技术采用双管交错驱动，输出功率可以提升一倍。高频变压器设计为无耦合的“链式”结构，消除耦合变换的能量丢失，提高效率。本技术实现了降压电源在相同功率和电气参数的要求下，体积减小50％，输出功率增加了一倍，效率提高10％，效率最高可以达到96％。

主权项

1.一种链式双桥自耦降压拓扑，其特征在于：所述降压拓扑包括互为交错增功率驱动和无耦合高频链式降压变压器；所述互为交错增功率驱动为建立了大功率输出的双管驱动结构，以交错导通的方式每支开关管占空比为0‑50％，此电路拓扑结构，使输出功率比单管电路拓扑的输出功率提升了一倍，使无耦合高频链式降压变压器工作于两极性磁极化模式，磁感应变化范围是单极性磁极化的两倍以上，磁芯利用率高，磁芯体积仅需上述单极性电路所用磁芯的一半；所述无耦合高频链式降压变压器为消除了目前常规拓扑结构无耦合高频链式降压变压器的初次级间耦合过程的能量丢失，提高了变压器的转换效率，同时无耦合的“链式”结构，完全通过无耦合高频链式降压变压器的匝数比，将输入电压提高至所需值，采用“双线并绕”和“抽头输出”的绕线工艺，生产工艺更容易控制；所述链式双桥自耦降压拓扑，由四个功率开关MOS管Q1、Q2、Q3、Q4，一个无耦合高频链式降压变压器，一个谐振电感L1，一个次级整流电路D1、D2，一个输出滤波电感L2，和一个输出滤波电容C2构成；功率开关MOS管Q1、Q2、Q3、Q4的结电容和L2作为谐振元件，使四个开关管一次在零电压下导通，实现恒频软开关，Q1、Q2构成超前臂，Q3、Q4构成滞后臂，当Q1、Q4截止，Q2、 Q3导通，无耦合高频链式降压变压器电压为Vin，功率由变压器B原边传送到负载，D2导通，为L2、C2储能滤波，提供输出电压；上述过程依次变换，无耦合高频链式降压变压器随Q1、Q4、Q2、Q3交错驱动双极性磁极化工作，即可以为输出提供降压电压值；MOS管Q1、Q2、Q3、Q4组成全桥电路，Q1的漏极与Q3漏极接输入端正极，Q1的源极与Q2的漏极相接接变压器的初级首，Q3的源极与Q4的漏极接变压器的初级尾，Q2的源极与Q4的源极接输入端负极，为了防止桥臂直通短路，Q1和Q2，Q3和Q4之间人为的加入死区时间控制，它是根据开通延时和关断不延时的原则来设置同一桥臂死区时间；所述链式双桥自耦降压拓扑具体为，(1)当Q1、Q4导通，Q2、Q3截止，无耦合高频链式降压变压器电压为Vin，功率由变压器B原边传送到负载，D1导通，L2、C2为储能滤波元件，同时提供输出电压，输出电压＝K*D*Vin，K为匝数比；D为占空比；Vin：输入直流电压；由于匝数比K＜1，因此输出电压较输入电压低；(2)当Q1、Q4截止，Q2、Q3导通，无耦合高频链式降压变压器电压为Vin，功率由变压器B原边传送到负载，D2导通，为L2、C2储能滤波，提供输出电压；上述过程依次变换，无耦合高频链式降压变压器随Q1、Q4、Q2、Q3交错驱动双极性磁极化工作，即可以为输出提供降压电压值；(3)Q1和Q2，Q3和Q4之间人为的加入死区时间控制，它是根据开通延时和关断不延时的原则来设置同一桥臂死区时间。