[发明专利]一种全桥软开关直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及是一种全桥软开关高效率电能变换装置，特别是一种应用于低输出电压、高输出电流场合的中、小功率直流变换器。

背景技术

为了减小开关变换器的体积，开关电源高频化趋势越来越明显。然而，开关速度提高后功率开关管器件的损耗急剧上升，不仅带来EMI及热应力等问题，还会降低变换器本身的可靠性。为了要提高开关频率及减少开关损耗， ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。传统的移相全桥变换器软开关技术需要增加额外的谐振电感或谐振电容，但是这种方法不仅会增加变换器的体积和复杂性，且功率器件的应力也急剧上升，具有占空比丢失严重等缺点；不对称全桥、LLC变换器的软开关实现条件较苛刻，不适用输入工作电压较宽的场合。为了实现对开关变换器的高效率、高可靠性和低EMI，就必然对传统硬开关技术进行创新，使ZVS、ZCS软开关的实现条件更简单、更可靠。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对低输出电压、高输出电流应用场合，提出了ZVS实现范围宽的一种利用同步整流驱动信号锁存漏感能量全桥软开关直流变换器。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种全桥软开关直流变换器，包括变压器原边电路、变压器副边电路，所述原边电路包括输入电源，第一至第四开关管、隔离变压器原边绕组；其中所述第一开关管和第三开关管、第二开关管和第四开关管分别组成两个半桥电路，两个半桥电路的两端分别与输入电源的正极、负极连接，所述隔离变压器原边绕组的两端分别连接两个半桥电路的中点；所述两个半桥电路的两个桥臂之间依次串接第一、第二钳位开关管。

优选的，本发明的全桥软开关直流变换器，第一至第四开关管、第一至第二钳位开关管均包括其寄生二极管、寄生电容。

优选的，本发明的全桥软开关直流变换器，副边电路包括隔离变压器副边绕组、第一至第二同步整流开关管、输出电感、输出滤波电容，负载构成；其中隔离变压器副边绕组的一端与第一同步整流开关管的源极连接，第一同步整流开关管的漏极分别与输出电感的一端、第二同步整流开关管的漏极连接，第二同步整流开关管的源极与隔离变压器副边绕组的另一端连接；所述输出电感的另一端分别与输出滤波电容的一端、负载的一端连接，所述输出滤波电容的另一端、负载的另一端分别与隔离变压器副边绕组的中点连接。

优选的，本发明的全桥软开关直流变换器，第一、第二同步整流开关管均包括其寄生二极管、寄生电容。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明的全桥软开关直流变换器具有ZVS实现可靠且范围宽、占空比丢失低的优点。增加的辅助开关管工作在ZCS条件下，且其驱动信号与副边的同步整流开关管信号一致，电路实现较简单。该实施方案无需增加额外的谐振电感，ZVS实现条件不依赖于输入电压和负载电流等外部变量，有利于变换器实现高功率密度、高效率。特别是，在每个开关周期，隔离变压器的漏感能量被收集起来并在死区时间释放能量，克服了传统全桥变换器原边开关管关断时产生的电压振荡尖峰，提高了变换器的可靠性。

本发明通过在隔离变压器原边增加两个辅助开关管实现ZVS，同时辅助管的驱动信号直接采用副边同步整流驱动信号，具有结构简单、可靠性高、ZVS实现条件可靠的优点。

附图说明

图1是本发明的全桥软开关直流变换器原理图。

图2是本发明实例的全桥软开关直流变换器的主要波形示意图。

图3-5是本发明实例的全桥软开关直流变换器各开关模态等效电路结构示意图。其中图3是[t₀，t₁]模态，图4是[t₁，t₂]模态，图5是[t₂，t₃]模态。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：