一种零电压开关有源箝位正反激变换器制造技术

本发明专利技术涉及一种电源电路，它公开了一种零电压开关有源钳位正反激变换器，包括变压器、开关管、钳位管、钳位电容、整流管、谐振电感、储能电感和输出电容。变换器原边电路是有源钳位电路，其中开关管与变压器原边绕组串联后与输入电压两端连接；钳位管与钳位电容串联后与变压器原边绕组或开关管并联。变换器副边电路是全桥整流或全波整流电路，在变换器副边电路中串接谐振电感，使变压器副边绕组电流流过谐振电感，并使得变压器副边绕组的电流变化成为谐振电感的励磁电流变化。这种零电压开关有源钳位正反激变换器的开关管能够实现零电压开通，因而减小了开关管的开通损耗，降低了变换器的ＥＭＩ发射。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电源电路，具体地说，涉及一种开关电源及电力变换的电源电路。
技术介绍
正反激变换器综合了正激变换器和反激变换器的优点，具有比较好的总体性能。有一类正反激变换器利用一只变压器实现正激变压器和反激变压器的功能，使变压器的利用更加充分，例如图1至图4所示的有源钳位正反激(FFAC)变换器。这种正反激变换器工作时，钳位管具有自然的零电压开通条件，但开关管的开通则是硬开通，会造成比较大的开通损耗。
技术实现思路
本专利技术正是为了解决上述技术问题而提出了一种新型的零电压开关(ZVS)有源钳位正反激变换器电路，它在有源钳位正反激(FFAC)变换器的基础上增加副边谐振电感，实现了开关管的零电压开通。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种零电压开关有源钳位正反激变换器，包括变压器、开关管、钳位管、钳位电容、整流管、谐振电感、储能电感和输出电容。变换器原边电路是有源钳位电路，其中开关管与变压器原边绕组串联后与输入电压两端连接；钳位管与钳位电容串联后与变压器原边绕组或开关管并联。变换器副边电路是整流电路，在变换器副边电路中串接谐振电感，使变压器副边绕组电流流过谐振电感，并使得变压器副边绕组的电流变化成为谐振电感的励磁电流变化。所述零电压开关有源钳位正反激变换器的变换器副边电路由变压器副边绕组与整流管构成全桥整流电路，在变换器副边电路中串接谐振电感，谐振电感与变压器副边绕组串联，整流电路的两个输出端分别为a点和b点，储能电感与输出电容串联后与a点和b点相连。所述零电压开关有源钳位正反激变换器的变换器副边电路由变压器副边绕组与整流管构成全桥整流电路，在变换器副边电路中串接两个谐振电感，两个谐振电感分别串联在全桥整流电路的两组整流管之间，整流电路的两个输出端分别为a点和b点，储能电感与输出电容串联后与a点和b点相连。所述零电压开关有源钳位正反激变换器的变换器副边电路由变压器副边绕组与整流管构成全桥整流电路，在变换器副边电路中串接谐振电感，谐振电感为耦合电感，其内部的两个电感分别串联在全桥整流电路的两组整流管之间，整流电路的两个输出端分别为a点和b点，储能电感与输出电容串联后与a点和b点相连。所述零电压开关有源钳位正反激变换器的变换器副边电路由变压器副边绕组与整流管构成全波整流电路，在变换器副边电路中串接谐振电感，谐振电感与整流管串联，整流电路的两个输出端分别为a点和b点，储能电感与输出电容串联后与a点和b点相连。所述零电压开关有源钳位正反激变换器的变换器副边电路由变压器副边绕组与整流管构成全波整流电路，在变换器副边电路中串接两个谐振电感，两个谐振电感分别与两个整流管串联，整流电路的两个输出端分别为a点和b点，储能电感与输出电容串联后与a点和b点相连。所述零电压开关有源钳位正反激变换器的变换器副边电路由变压器副边绕组与整流管构成全波整流电路，在变换器副边电路中串接谐振电感，谐振电感为耦合电感，其内部的两个电感分别与两个整流管串联，整流电路的两个输出端分别为a点和b点，储能电感与输出电容串联后与a点和b点相连。本专利技术的有益效果是一种零电压开关有源钳位正反激变换器的开关管能够实现零电压开通，因而减小了开关管的开通损耗，降低了变换器的EMI发射。附图说明图1至图4是单变压器正反激变换器的四种电路原理图。图5为本专利技术一种零电压开关有源钳位正反激变换器电路原理图。图6至图10分别是本专利技术一种零电压开关有源钳位正反激变换器副边电路五个实施例的电路原理图。图11是图5的等效电路12至图19是图11所示电路的不同工作模式示意图。图20是图11所示电路工作时的主要电参数波形图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1至图4所示为现有技术单变压器正反激变换器的四种电路原理图。如图5所示一种零电压开关有源钳位正反激变换器，包括变压器、开关管、钳位管、钳位电容、整流管、谐振电感、储能电感和输出电容。变换器原边电路是有源钳位电路，开关管S1与变压器原边绕组Np串联后与输入电压两端连接；钳位管S2与钳位电容C1串联后与变压器原边绕组Np并联；变换器副边电路由变压器副边绕组Ns与整流管D1、D2、D3和D4构成全桥整流电路，在变换器副边电路中串接谐振电感Lr，谐振电感Lr与变压器副边绕组Ns串联，整流电路的两个输出端分别为a点和b点，储能电感L1与输出电容C2串联后与a点和b点相连。图6至图10分别是本专利技术副边电路的五个实施例，其原理与图5所示电路相似。下面以图5所示电路原理图为例对其工作原理进行详细说明，为了便于分析，对电路进行等效变换，变压器采用理想变压器和励磁电感并联的等效电路模型替代，副边谐振电感等效变换为原边谐振电感。图11即为图5的等效电路图，图11中的电感Lp为变压器的原边励磁电感，电感Lrp为副边谐振电感Lr的原边等效电感，电容Cr是等效电容，主要包含开关管、钳位管输出电容和变压器杂散电容。分析时假定开关管、钳位管及整流管均为理想器件，正向导通压降和反向导通压降均忽略不计，C1和C2电容容量足够大，在一个开关周期内的电压变化忽略不计，电感L1的电感量足够大，在一个开关周期内的电流变化忽略不计。工作原理分析一个完整的工作周期可以分成八种工作模式。参见图12至图19，电路主要参数的波形见图20。①工作模式1(对应t0时刻之前，其等效电路见图12)t0时刻之前，开关管S1导通，钳位管S2关断，变压器原边承受输入电压，副边整流管D1、D4导通，D2、D3关断。原边输入电流包括两部分，一部分是副边绕组电流折算到原边的电流ip，另一部分是原边励磁电流im，im在输入电压的作用下斜率增大。此工作模式下，原边向副边传递能量，同时励磁电感进行储能。②工作模式2(对应t0～t1，其等效电路见图13)t0时刻，开关管S1关断，原边输入电流对Cr充电，S1两端电压逐渐上升。励磁电流im在此期间继续增大，但速度逐渐降低。由于励磁电感量较大，im在此期间变化不大，副边绕组电流折算到原边的电流ip不变，开关管两端电压近似线性上升。③工作模式3(对应t1～t2，其等效电路见图14)t1时刻，开关管S1两端电压上升至输入电压，励磁电流im达到最大值。随后变压器原边电压反向，励磁电流im开始下降，谐振电感Lrp承受电压上负下正，ip逐渐减小，副边整流电路开始换流，D1、D2、D3、D4同时导通，D1、D4电流逐渐减小，D2、D3电流逐渐增大，整流电路输出电压Vab被钳位为零。Cr继续充电，但充电电流逐渐减小。此工作模式下，Lp与Lrp并联，与Cr产生谐振，开关管两端电压谐振上升。因为谐振槽路的初始电流较大(相比较工作模式7)，开关管两端电压上升较快。④工作模式4(对应t2～t3，其等效电路见图15)t2时刻，开关管S1两端电压上升至输入电压与钳位电容电压之和，钳位管本体二极管自然开通，Cr充电结束，励磁电流im和副边绕组折算电流ip流向钳位电容C1。变压器原边电压被钳位在钳位电容电压，励磁电流im在钳位电压作用下斜率下降，谐振电感Lrp承受钳位电压，ip斜率减小，直到减小为零然后反向逐渐增大，副边整流电路继续换流过程。⑤工作模式5(对应t3～t5，其等效电路见图16)t3时刻，ip达到反向最大值，副边整流电路换流过程结束，D1、D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种零电压开关有源钳位正反激变换器，包括变压器、开关管、钳位管、钳位电容、整流管、谐振电感、储能电感和输出电容；其特征在于：变换器原边电路是有源钳位电路，开关管（Ｓ１）与变压器原边绕组（Ｎｐ）串联后与输入电压两端连接；钳位管（Ｓ２）与钳位电容（Ｃ１）串联后与变压器原边绕组（Ｎｐ）或开关管（Ｓ１）并联；变换器副边电路是全桥整流或全波整流电路，在变换器副边电路中串接谐振电感，使变压器副边绕组电流流过谐振电感，并使得变压器副边绕组的电流变化成为谐振电感的励磁电流变化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永胜，丁贤后，
申请(专利权)人：北京新雷能有限责任公司，深圳市雷能混合集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]