一种双RCD箝位的双管正激变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种双RCD箝位的双管正激变换器，属于DC‑DC变换器技术领域。本发明专利技术中开关管M1的漏极与电源Vs的正极相连，M1的源极与T1第一副边绕组的异名端、T2原边绕组的同名端相连，M1的栅极与T1第一副边绕组的同名端相连；M2的源极与Vs的负极、T1第二副边绕组的异名端相连，M2的漏极与T2原边绕组的异名端相连，M2的栅极与T1第二副边绕组的同名端相连；在M1的漏极与T2原边绕组的异名端的接点间有RCD箝位电路；在M2的源极与T2原边绕组的同名端的接点间有RCD箝位电路；T2的副边绕组与整流电路相连。本发明专利技术使用双RCD箝位电路，能保证输入在较宽范围变化，尤其是低输入重载时，可以进一步提高占空比得到稳定输出。

【技术实现步骤摘要】
一种双RCD箝位的双管正激变换器
本专利技术涉及一种DC-DC变换器，更具体的说，涉及一种双RCD箝位的双管正激变换器。
技术介绍
正激式DC/DC变换器因输入输出电气隔离、电压升降范围宽、易于多路输出、适用于中小功率电源变换场合等特点，而得到了广泛的采用。单开关管DC-DC变换电路具有结构简单、低成本的优点。但是，由于开关管要承受过大的开关应力，所以故障易发稳定性不高。普通双管DC-DC变换电路与单管相比，单位开关管电压应力下降了一半。但是，PWM占空比不能超过50％，不能满足开关电源在高输入轻载工况下的调压需求。为解决上述问题，顾亦磊，顾晓明等在《中国电机工程学报》上公开了论文《一种新颖的宽范围双管正激型DC/DC变换器》，其提出的双管正激型DC/DC变换器可以将占空比提高到57％左右，但该电路在低输入电压、重载情况下将不能进一步提高占空比获得稳定输出，且两开关管开关应力不同，第一主开关管关管时应力高于第二主开关管，而若选用同型号，则易造成第一主开关管过压烧毁或第二主开关管开关性能不能有效发挥等不足。中国专利申请号200410016336.3，申请日为2004年2月13日，专利技术创造名称为：电阻、电容、二极管复位双管正激变换器；该申请案包括直流电源，变压器，两个主开关，第一主开关的漏极与电源的正极相连，第二复位支路是个二极管，或第一复位支路是个二极管，第二复位支路是由电阻和电容并联后再与二极管串联的电路，或两个复位支路均是由电阻和电容并联，源极与变压器原边的一端相连，第二主开关的源极与电源的负极相连，漏极与变压器原边绕组的另一端相连，变压器的副边与整流电路相连。在电源的正极和第二主开关漏极间接有第一复位支路，在电源的负极和第一主开关源极间接有第二复位支路，其中，第一复位支路是由电阻和电容并联后再与二极管串联的电路。该申请案主开关的电压应力低，占空比可大于50，电阻损耗低。但该申请案的开关管在低输入电压重载和高输入电压轻载两种极端不利条件时开关管开关应力不同，即该申请案在较恶劣的环境下使用时易出现开关管过压烧毁或开关性能不能有效发挥的问题，仍需进一步改进。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术鉴于传统单管和双管DC-DC变换电路分别存在高开关应力与低占空比的不足，提出了一种双RCD箝位的双管正激变换器；本专利技术使用双RCD箝位电路，能保证输入在较宽范围变化，尤其是低输入重载时，可以进一步提高占空比得到稳定输出；试验表明，本专利技术可将最大可调占空比由普通双管时的0.5提升至0.8左右，且最大开关应力较单管有大幅下降，同时具有开关应力低和高可调占空比的优点。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种双RCD箝位的双管正激变换器，包括直流电源Vs，变压器T1、T2，开关管M1、M2，开关管M1的漏极与直流电源Vs的正极相连，开关管M1的源极分别与变压器T1第一副边绕组的异名端、变压器T2原边绕组的同名端相连，开关管M1的栅极与变压器T1第一副边绕组的同名端相连；开关管M2的源极分别与直流电源Vs的负极、变压器T1第二副边绕组的异名端相连，开关管M2的漏极与变压器T2原边绕组的异名端相连，开关管M2的栅极与变压器T1第二副边绕组的同名端相连；在开关管M1的漏极与变压器T2原边绕组的异名端的接点间有第一RCD箝位电路，所述的第一RCD箝位电路由复位电阻R1和箝位电容C1并联后再与二极管D1串联而成，二极管D1的正极接于变压器T2原边绕组的异名端；在开关管M2的源极与变压器T2原边绕组的同名端的接点间有第二RCD箝位电路，所述的第二RCD箝位电路由复位电阻R2和箝位电容C2并联后再与二极管D2串联而成，二极管D2的负极接于变压器T2原边绕组的同名端；变压器T2的副边绕组与整流电路相连，整流电路与变压器T1的原边绕组之间设有隔离与PWM控制电路。更进一步地，所述的整流电路包括二极管D3、D4，电感L1，电容C3和电阻RL1，二极管D3的正极与变压器T2副边绕组的同名端相连，二极管D3、电感L1和电阻RL1依次串联，电阻RL1的另一端与变压器T2副边绕组的异名端相连，电容C3并联于电阻RL1两端，二极管D4的正极与变压器T2副边绕组的异名端相连，二极管D4的负极与二极管D3的负极相连。更进一步地，所述的隔离与PWM控制电路包括一光电藕合电路和PWM控制器，所述的PWM控制器采用FPGA作为控制内核。更进一步地，所述的第一RCD箝位电路、第二RCD箝位电路的电路参数相同。更进一步地，第一RCD箝位电路、第二RCD箝位电路中箝位电容的最大充电电压值VC_max：VC_max＝K×VDSS-Vs_max式中，VDSS为开关管的最大耐压，Vs_max为最大输入电压，K为安全系数，K＜1。更进一步地，所述安全系数K的取值为0.7～0.9。更进一步地，第一RCD箝位电路、第二RCD箝位电路中箝位电容值C：式中，Lp为变压器T2的原边电感量，Ic为开关管关断时箝位电容的初始充电电流值，Vc为箝位电容电压，Vf为开关管关断时变压器T2副边对原边的反馈电压。更进一步地，第一RCD箝位电路、第二RCD箝位电路中复位电阻R：式中，f为双管正激变换器的开关频率，C为箝位电容值。更进一步地，所述的开关管M1、M2均选用型号为IPB50R299CP的开关管。更进一步地，所述的二极管D3选用型号为1N4007的二极管，二极管D4选用型号为MUR1020的二极管。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种双RCD箝位的双管正激变换器，在主电路中设置了第一RCD箝位电路和第二RCD箝位电路，且两RCD箝位电路的电路参数相同，能保证输入在较宽范围变化，尤其是低输入重载时，可以进一步提高占空比得到稳定输出；试验表明，本专利技术可将最大可调占空比由普通双管时的0.5提升至0.8左右，且最大开关应力较单管有大幅下降，同时具有开关应力低和高可调占空比的优点；(2)本专利技术的一种双RCD箝位的双管正激变换器，鉴于高频双管正激变换器占空比调节对实时性要求非常高，普通微控制器软件编程的方法使算法输出延时会引起控制系统振荡和误差较大，在隔离与PWM控制电路中采用FPGA作为控制内核用硬件编程的方法实现PID控制，完成占空比的实时调节，占空比最小可调时间单位为0.1微秒，可以提高系统在输入波动和负载变化时快速反应能力，使输出精确同时稳定；(3)本专利技术的一种双RCD箝位的双管正激变换器，通过长期的试验研究和理论分析，对RCD箝位电路中的最大充电电压值VC_max、箝位电容值C、复位电阻R进行了优化，可以使两开关管在低输入重载和高输入轻载两种恶劣工况下开关应力达到基本均衡，有利于开关管性能发挥，且最大可调占空比大大提升。附图说明图1为本专利技术的双管正激变换器总体电路图；图2中的(a)为双管正激变换器断续工作时波形图；图2中(b)为双管正激变换器连续工作时波形图；图3中的(a)为t0～t2时段参与工作的器件图；图3中的(b)为t2～t4时段参与工作的器件图；图3中的(c)为t4时刻参与工作的器件图；图3中的(d)为t4～t6时段参与工作的器件图；图3中的(e)为t6～t7时段参与工作的器件图；图4中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双RCD箝位的双管正激变换器，其特征在于：包括直流电源Vs，变压器T1、T2，开关管M1、M2，开关管M1的漏极与直流电源Vs的正极相连，开关管M1的源极分别与变压器T1第一副边绕组的异名端、变压器T2原边绕组的同名端相连，开关管M1的栅极与变压器T1第一副边绕组的同名端相连；开关管M2的源极分别与直流电源Vs的负极、变压器T1第二副边绕组的异名端相连，开关管M2的漏极与变压器T2原边绕组的异名端相连，开关管M2的栅极与变压器T1第二副边绕组的同名端相连；在开关管M1的漏极与变压器T2原边绕组的异名端的接点间有第一RCD箝位电路，所述的第一RCD箝位电路由复位电阻R1和箝位电容C1并联后再与二极管D1串联而成，二极管D1的正极接于变压器T2原边绕组的异名端；在开关管M2的源极与变压器T2原边绕组的同名端的接点间有第二RCD箝位电路，所述的第二RCD箝位电路由复位电阻R2和箝位电容C2并联后再与二极管D2串联而成，二极管D2的负极接于变压器T2原边绕组的同名端；变压器T2的副边绕组与整流电路相连，整流电路与变压器T1的原边绕组之间设有隔离与PWM控制电路。

【技术特征摘要】
1.一种双RCD箝位的双管正激变换器，其特征在于：包括直流电源Vs，变压器T1、T2，开关管M1、M2，开关管M1的漏极与直流电源Vs的正极相连，开关管M1的源极分别与变压器T1第一副边绕组的异名端、变压器T2原边绕组的同名端相连，开关管M1的栅极与变压器T1第一副边绕组的同名端相连；开关管M2的源极分别与直流电源Vs的负极、变压器T1第二副边绕组的异名端相连，开关管M2的漏极与变压器T2原边绕组的异名端相连，开关管M2的栅极与变压器T1第二副边绕组的同名端相连；在开关管M1的漏极与变压器T2原边绕组的异名端的接点间有第一RCD箝位电路，所述的第一RCD箝位电路由复位电阻R1和箝位电容C1并联后再与二极管D1串联而成，二极管D1的正极接于变压器T2原边绕组的异名端；在开关管M2的源极与变压器T2原边绕组的同名端的接点间有第二RCD箝位电路，所述的第二RCD箝位电路由复位电阻R2和箝位电容C2并联后再与二极管D2串联而成，二极管D2的负极接于变压器T2原边绕组的同名端；变压器T2的副边绕组与整流电路相连，整流电路与变压器T1的原边绕组之间设有隔离与PWM控制电路；其中，第一RCD箝位电路、第二RCD箝位电路中箝位电容的最大充电电压值VC_max：VC_max＝K×VDSS-Vs_max式中，VDSS为开关管的最大耐压，Vs_max为最大输入电压，K为安全系数，取值为0.7～...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁平华，夏兴国，张奇，黄海军，童鑫，周敏，
申请(专利权)人：马鞍山职业技术学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34