本发明专利技术的二极管加辅助变压器箝位的零电压开关全桥直流变换器，主要是在现有的包括直流电源Ｖｉｎ、第一逆变桥臂和第二逆变桥臂、谐振电感、箝位电路、隔离变压器和整流及滤波电路组成的全桥直流变换器的基础上，增设有辅助变压器和辅助箝位电路，该辅助变压器可以有效地快速减小流过箝位二极管和辅助箝位二极管中电流，改善箝位二极管的工作环境，同时由于箝位电路和辅助箝位电路均反向并联在变换器的输入电压的两端，完全不受开机启动状态或输出短路限流状态时输出电压的影响，使变换器无论处于什么状态，都能利用直流电源Ｖｉｎ的电压有效地对箝位二极管电流进行复位，具有工作更加稳定可靠，结构更加简洁有效和成本更低等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种变换器，特别是一种二极管加辅助变压器箝位的零电压开关全桥 直流变换器，属于直流变换装置。
技术介绍
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全桥变换器和移相控制零电压零电流开关全桥变换 器均可实现开关管的软开关。但无论是零电压开关还是零电压零电流开关全桥变换器， 由于副边整流二极管存在反向恢复，变压器的漏感(或附加的谐振电感)就会同输出整 流管的结电容发生谐振，二极管上会承受较高的尖峰电压，因此必须选择高压整流二极 管，这也就意味着增加副边整流二极管的正向导通压降。Richard Redl, Nathan 0. Sokal andLaszlo Balogh,“A novel soft-switching full-bridge DC/DC converter analysis, designconsiderations, and experimental results at 1. 5kff,IOOkHz," in Proc. IEEE PESC，1990，pp. 162-172公开了一种零电压开关全桥直流变换器，在变压器的原边引入一个 谐振电感和两只箝位二极管，不仅保持了开关管的软开关特性，同时有效地消除了输出整 流管上的电压尖峰和电压振荡。但是，引入的箝位二极管也存在一定的问题，在重载情况，当箝位二极管导通时， 谐振电感被短路，其电流几乎保持不变，输出滤波电感需要有较大的脉动电流，才能使箝位 二极管自然关断，否则箝位二极管将被硬关断，引起严重的反向恢复损耗，甚至损坏箝位二 极管。在轻载甚至空载情况下，变压器副边整流二极管的结电容放电阶段，释放的能量 无法转移到负载端，只能存储在谐振电感中，迫使箝位二极管多导通一次，箝位二极管中电 流为谐振电感电流与变压器原边电流之差，此时变压器原边电流近似为零，箝位二极管中 电流约等于谐振电感电流，由于谐振电感被超前桥臂的开关管和箝位二极管短路，电感电 流维持不变，所以箝位二极管中电流在近似半个开关周期里维持不变。两只箝位二极管在 一个开关周期交替导通，如果箝位二极管的关断速度不够快，容易直通，造成箝位二极管的 损坏。为此，申请号为200710019261. 8的专利技术专利“二极管加电流互感器箝位的零电压 开关全桥直流变换器”中提出了采用电流互感器的方法来减小流过箝位二极管中电流，使 其快速减小到零，提高了变换效率，但该电路增加的电流互感器整流电路的输出需要与预 没的辅助直流电压源连接，如该辅助直流电压源为另外设置时则电路较为复杂；当该辅助 直流电压源用变换器输出电压代替时，则会因全桥变换器处于开机启动状态或输出短路限 流状态时，输出电压相对很低，此时利用变换器输出电压将不能有效地对箝位二极管电流 进行复位。同时，若增加的电流互感器整流电路采用全桥整流方式，则需要使用四个二极 管，使电路更复杂，也会增加生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述的二极管加电流互感器箝位式的零电压开关全桥直流变换器的不足之处，设计一种电路结构更加简洁、有效、成本更低的在何种负载情况下都 可以有效地快速减小流过箝位二极管中的电流而提高变换效率的二极管加辅助变压器箝 位的零电压开关全桥直流变换器。本专利技术的二极管加辅助变压器箝位的零电压开关全桥直流变换器，包括直流电源 Viru第一逆变桥臂(1)和第二逆变桥臂(2)、谐振电感(3)、箝位电路(4)、隔离变压器(7)、 整流及滤波电路(8)，其连接关系是由第一开关管(Ql)和第三开关管(Q3)串联后组成的 第一逆变桥臂(1)正向并联在直流电源Vin正负输出端；由第二开关管(Q2)和第四开关 管(Q4)串联后组成的第二逆变桥臂(2)也正向并联在直流电源Vin正负输出端，上述第一 至第四的四个开关管(Q1、Q2、Q3、Q4)还各自并联一个体二极管和一个寄生电容；箝位电路 (4)由两个箝位二极管(D5、D6)正向串联组成，该箝位电路⑷反向并联在第一逆变桥臂 (1)两端和第二逆变桥臂⑵两端；隔离变压器(7)的副边两个同匝数的副边绕组相串联， 其中两个副边绕组的串联点与整流滤波电路(8)的负端相连，另外两个不相连的端子分别 与整流及滤波电路(8)的两个正端相连；谐振电感(3)和上述隔离变压器(7)原边绕组串 联，该串联支路两端分别连于第一逆变桥臂(1)的两个开关管(Q1、Q3)的串联点(A)和第 二逆变桥臂(2)的两个开关管(Q2、Q4)的串联点(B)；其特征在于还包括辅助变压器(5) 和辅助箝位电路(6)，所述辅助箝位电路(6)由两个辅助箝位二极管(Dal、Da2)正向串联 组成，该辅助箝位电路(6)反向并联在第一逆变桥臂⑴两端和第二逆变桥臂⑵两端；辅 助变压器(5)原边绕组的同名端与谐振电感(3)和隔离变压器(7)原边绕组的串联点(C) 相连，异名端与箝位电路(4)的两个箝位二极管(D5、D6)串联点(D)相连；辅助变压器(5) 副边绕组的同名端与箝位电路(4)的两个箝位二极管(D5、D6)串联点(D)相连，异名端与 辅助箝位电路(6)的两个辅助箝位二极管(Dal、Da2)串联点(E)相连。本专利技术由于箝位电路⑷和辅助箝位电路(6)均反向并联在第一逆变桥臂⑴两 端和第二逆变桥臂(2)两端；能更有效地消除因输出整流管的反向恢复而引起的电压振荡 和电压尖峰，降低了输出整流管的电压应力，并且消除了输出整流管因反向恢复引起的损 耗，同时，引入的辅助变压器(5)和辅助箝位电路(6)，该辅助变压器可以有效地快速减小 流过箝位二极管和辅助箝位二极管中电流，改善箝位二极管的工作环境，同时由于箝位电 路(4)和辅助箝位电路(6)均反向并联在变换器的输入电压的两端，完全不受开机启动状 态或输出短路限流状态时输出电压的影响，使变换器无论处于什么状态，都能利用直流电 源Vin的电压有效地对箝位二极管电流进行复位，具有工作更加稳定可靠，结构更加简洁 有效和成本更低等优点。附图说明附图1是本专利技术的二极管加辅助变压器箝位的零电压开关全桥直流变换器实施 例电路结构示意图。附图2和附图3分别是本专利技术的二极管加辅助变压器箝位的零电压开关全桥直流 变换器在重载和轻载(或是空载)情况下的主要工作波形示意图。附图4 19是本专利技术的二极管加辅助变压器箝位的零电压开关全桥直流变换器的工作模态等效电路示意图。上述附图中的主要符号名称Vin、电源电压。Q1 Q4、开关管。C1-C4、寄生电容。 D1 D4、体二极管。Lp谐振电感。 ；、隔离变压器。D5、D6、箝位二极管。DK1、DK2、输出整流二 极管。Lf、滤波电感。Cf、滤波电容。Ru、负载。V。、输出电压。vre。t、变压器副边整流后电压。 VmA与B两点间电压。vCB、C与B两点间电压。Ta、辅助变压器。Ii1、辅助变压器原边匝数。 n2、辅助变压器副边匝数。Dal、Da2、辅助箝位二极管。具体实施例方式附图1所示的是二极管加辅助变压器箝位的零电压开关全桥直流变换器的两种 电路结构示意图。由直流电源Vin、两个逆变桥臂1和2、谐振电感3、箝位电路4、隔离变压 器7、整流及滤本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二极管加辅助变压器箝位的零电压开关全桥直流变换器，包括直流电源Ｖｉｎ、第一逆变桥臂（１）和第二逆变桥臂（２）、谐振电感（３）、箝位电路（４）、隔离变压器（７）、整流及滤波电路（８），其连接关系是：由第一开关管（Ｑ１）和第三开关管（Ｑ３）串联后组成的第一逆变桥臂（１）正向并联在直流电源Ｖｉｎ正负输出端；由第二开关管（Ｑ２）和第四开关管（Ｑ４）串联后组成的第二逆变桥臂（２）也正向并联在直流电源Ｖｉｎ正负输出端，上述第一至第四的四个开关管（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）还各自并联一个体二极管和一个寄生电容；箝位电路（４）由两个箝位二极管（Ｄ５、Ｄ６）正向串联组成，该箝位电路（４）反向并联在第一逆变桥臂（１）两端和第二逆变桥臂（２）两端；隔离变压器（７）的副边两个同匝数的副边绕组相串联，其中两个副边绕组的串联点与整流滤波电路（８）的负端相连，另外两个不相连的端子分别与整流及滤波电路（８）的两个正端相连；谐振电感（３）和上述隔离变压器（７）原边绕组串联，该串联支路两端分别连于第一逆变桥臂（１）的两个开关管（Ｑ１、Ｑ３）的串联点（Ａ）和第二逆变桥臂（２）的两个开关管（Ｑ２、Ｑ４）的串联点（Ｂ）；其特征在于还包括辅助变压器（５）和辅助箝位电路（６），所述辅助箝位电路（６）由两个箝位二极管（Ｄａ１、Ｄａ２）正向串联组成，该辅助箝位电路（６）反向并联在第一逆变桥臂（１）两端和第二逆变桥臂（２）两端；辅助变压器（５）原边绕组的同名端与谐振电感（３）和隔离变压器（７）原边绕组的串联点（Ｃ）相连，异名端与箝位电路（４）的两个箝位二极管（Ｄ５、Ｄ６）串联点（Ｄ）相连；辅助变压器（５）副边绕组的同名端与箝位电路（４）的两个箝位二极管（Ｄ５、Ｄ６）串联点（Ｄ）相连，异名端与辅助箝位电路（６）的两个箝位二极管（Ｄａ１、Ｄａ２）串联点（Ｅ）相连。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈武，阮新波，葛俊吉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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