以双功率变压器实现整流管电压箝位的整流电路制造技术

本发明专利技术涉及直流／直流变换领域，旨在提供一种以双功率变压器实现整流管电压箝位的整流电路。该整流电路包括两个功率变压器和四个整流二极管，所述功率变压器的副边是具有两个绕组的中心抽头整流结构，还包括两个辅助电容。本发明专利技术简化了每个变压器的绕组结构，提高了磁芯窗口利用率。双变压器的结构在不同的场合，两个功率变压器原边绕组可以灵活的采用串联或并联的结构。本发明专利技术不需增加任何有源辅助器件，而是借助无损的电容储能元件，有效地抑制整流管上的电压寄生振荡；中心抽头的变压器副边绕组结构的制作相对简单，变压器与外部电元件的连接减少，有利于提高功率密度。能适用于多种变流器拓扑结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于直流/直流变换领域，涉及一种能够实现整流管电压箝位以达到低整 流管电压应力的整流电路。更具体的说，本专利技术涉及一种由多个变压器组成的组合变流器， 采用了副边电压箝位的整流电路。
技术介绍
电容性输出中心抽头整流电路(如图1)因其简单的结构，较低的整流管电压应 力，无输出电感损耗以及容易实现整流管的软开关工作环境等众多优势被广泛地应用于大 电流输出场合。但高频功率变压器漏感及引线电感等与副边整流管的等效寄生输出结电容 在换流时极易产生电压寄生振荡，增加整流管的电压应力，因此在实际应用中仍需采用辅 助的电压缓冲吸收电路或者选用相对耐压较高的输出整流管，从而增加了辅助损耗或者导 通损耗，降低了变流器的整体变换效率。而且变压器副边的两个绕组不能同时有电流，因此 变压器窗口利用率低，变压器结构复杂。采用箝位型变压器双绕组整流结构(图2)，可以消除整流二极管上的电压振荡， 降低整流器件的电压应力。但是，变压器副边的两个绕组分别需要两个独立的连接点，增加 了变压器加工和PCB布线的复杂度。另外，单个变压器面对大电流输出时，单个变压器绕组 很难优化，不利于变压器的散热，单个变压其体积很大。因此多个变压器并联可以使热应力 分散，有利于单个变压器的尺寸变薄(如图3)。但是，仅采用多个中心抽头整流电路进行并 联，仍然存在漏感与整流器件结电容振荡的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，本专利技术提供了一种以双功 率变压器实现整流管电压箝位的整流电路。为了解决技术问题，本专利技术的解决方案是提供一种以双功率变压器实现整流管电压箝位的整流电路，包括两个功率变压器 和四个整流二极管，所述功率变压器是两个均分别具有一个原边绕组和两个副边绕组的中 心抽头整流结构；在所述功率变压器中，定义变压器绕组同名端标识端为正端、另一为负 端，则第一整流二极管Dl的阴极、第一功率变压器Tl的第一副边绕组Wsl的负端、第三整 流二极管D3的阴极、第一功率变压器Tl的第二副边绕组Ws2的正端，均连接至输出滤波电 容Co的正端；第二功率变压器T2的第一副边绕组Ws3的负端、第二整流二极管D2的阳极、 第二功率变压器T2的第二副边绕组Ws4的正端、第四整流二极管D4的阳极，均连接至输出 滤波电容Co的负端；且第一整流二极管Dl的阳极与第二功率变压器T2的第一副边绕组 Ws3的正端相接、第一功率变压器Tl的第一副边绕组Wsl的正端与第二整流二极管D2的阴 极相接、第三整流二极管D3的阳极与第二功率变压器T2的第二副边绕组Ws4的负端相接、 第一功率变压器Tl的第二副边绕组Ws2的负端与第四整流二极管D4的阴极相接；该整流 电路还包括两个辅助电容，并且第一辅助电容Cl的负端与第一整流二极管Dl的阳极相接，其正端与第二整流二 极管D2的阴极相接；第二辅助电容C2的负端与第三整流二极管D3的阳极相接，其正端与 第四整流二极管D4的阴极相接。本专利技术中，所述两个功率变压器为对称结构，具有相同的匝比。本专利技术中，所述功率变压器的副边绕组中的整流器件是普通二极管、快恢复二极 管、肖特基二极管、N沟道的MOSFET同步整流管或P沟道的MOSFET同步整流管中的任意一 种。本专利技术中，两个功率变压器原边绕组采用串联结构；所述的第一功率变压器Tl的 原边绕组Wpl的同名端与输入交流电压源的一端连接，原边绕组Wpl的另一端与第二功率 变压器T2的原边绕组Wp2的同名端连接，原边绕组Wp2的另一端与输入交流电压源的另一 端连接(参见图5)。本专利技术中，两个功率变压器的原边绕组采用并联结构；并且，第一变压器的原边绕 组Wpl的同名端与第一辅助电感Lrl、第二辅助电感Lr2、第二变压器原边绕组Wp2的同名 端依次连接，第一变压器的原边绕组Wpl和第二变压器原边绕组Wp2的另一端相互连接与 交流源的一端相连，交流源的另一端连接至第一辅助电感Lrl和第二辅助电感Lr2的连接 点(参见图6)。本专利技术中，所述的第一辅助电感Lrl是独立的电感，或者是第一功率变压器Tl的 漏感；所述第二辅助电感Lr2是独立的电感，或者是第二功率变压器T2的漏感。本专利技术中，所述的输入交流源是有PWM半桥或者全桥逆变产生的方波源，或者是 变频控制的逆变半桥或全桥方波源。在本专利技术的整流电路中，由于辅助箝位电容Cl和C2的存在，使整流二极管Dl和 D2的两端的电压箝位在(Vo+VCl)，而整流二极管D3和D4两端的电压箝位在(Vo+VC2)，其 中VCl是辅助电容Cl两端的电压，VC2是辅助电容C2两端的电压。由于辅助电容Cl和C2 的容值较大，因此，其两端电压在一个开关周期内可以看作稳定的直流。另外，由于辅助电 容可以起到吸收部分变压器中的交流电流纹波，因此流入输出滤波电容Co的开关交流纹 波减少，从而可以减少输出滤波器的体积和成本。本专利技术的有益效果在于(1)本专利技术简化了每个变压器的绕组结构，提高了磁芯窗口利用率。借助辅助电容 Cl和C2，有效地抑制整流管上的电压寄生振荡，电压应力被箝位于较低的值。输出电流纹 波因辅助电容的旁路作用而下降，变压器副边绕组内的电流有效值下降，因此可以选用较 低耐压的整流管降低导通损耗，而且可以采用较小的输出滤波电容减小产品体积。副边绕 组和输出滤波电容中的导通损耗也能得到改善。(2)双变压器的结构在不同的场合，两个功率变压器原边绕组可以灵活的采用串 联或并联的结构当输入为高压场合，两个功率变压器原边绕组可采用串联结构，使得两个 功率变压器原边绕组上各自承受的电压减小，功率变压器原边绕组匝数可以减小，从而可 以使用更小的磁芯，提高磁芯利用率，缩小体积，节约成本，提高效率，同时使得功率变压器 设计和生产时也更加方便；当输入为低压大电流的场合，两个功率变压器原边绕组可以采 用并联结构，使得两个功率变压器原边绕组上各自流过的电流减小，于是原边绕组的线径 可以变小，从而可以使用更小的磁芯，提高磁芯利用率，缩小体积，节约成本，提高效率。4(3)本专利技术不需增加任何有源辅助器件，而是借助无损的电容储能元件，有效地抑 制整流管上的电压寄生振荡；(4)中心抽头的变压器副边绕组结构的制作相对简单，变压器与外部电元件的连 接减少，有利于提高功率密度。(5)本专利技术的另一优点在于能适用于多种变流器拓扑结构，包括半桥和全桥串并 联谐振(LLC)电路，以及PWM半桥和全桥电路。附图说明图1传统的中心抽头电容性输出整流电路。图2传统的单变压器箝位整流电路。图3采用两个变压器的传统中心抽头整流结构。图4本专利技术提出的双变压器的箝位型中心抽头整流电路。图5原边变压器绕组串联的双变压器的箝位型中心抽头整流电路。图6原边变压器绕组并联结构的双变压器的箝位型中心抽头整流电路。图7LLC谐振半桥原边绕组串联的双变压器箝位型整流结构的组合变流器。图8LLC谐振半桥原边绕组并联的双变压器箝位型整流结构的组合变流器。具体实施例方式下面参考附图，结合具体实施例对本专利技术加以详细描述。参照图4，以双功率变压器实现整流管电压箝位的整流电路，包括两个功率变压 器和四个整流二极管，所述功率变压器是两个均分别具有一个原边绕组和两个副边绕组的 中心抽头整流结构；在所述功率变压器中，定义变压器绕组同名端标识端为正端、另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以双功率变压器实现整流管电压箝位的整流电路，包括两个功率变压器和四个整流二极管，所述功率变压器的副边是具有两个绕组的中心抽头整流结构；在所述功率变压器中，定义变压器绕组同名端标识端为正端、另一为负端，则：第一整流二极管（Ｄ１）的阴极、第一功率变压器（Ｔ１）的第一副边绕组（Ｗｓ１）的负端、第三整流二极管（Ｄ３）的阴极、第一功率变压器（Ｔ１）的第二副边绕组（Ｗｓ２）的正端，均连接至输出滤波电容（Ｃｏ）的正端；第二功率变压器（Ｔ２）的第一副边绕组（Ｗｓ３）的负端、第二整流二极管（Ｄ２）的阳极、第二功率变压器（Ｔ２）的第二副边绕组（Ｗｓ４）的正端、第四整流二极管（Ｄ４）的阳极，均连接至输出滤波电容（Ｃｏ）的负端；且：第一整流二极管（Ｄ１）的阳极与第二功率变压器（Ｔ２）的第一副边绕组（Ｗｓ３）的正端相接、第一功率变压器（Ｔ１）的第一副边绕组（Ｗｓ１）的正端与第二整流二极管（Ｄ２）的阴极相接、第三整流二极管（Ｄ３）的阳极与第二功率变压器（Ｔ２）的第二副边绕组（Ｗｓ４）的负端相接、第一功率变压器（Ｔ１）的第二副边绕组（Ｗｓ２）的负端与第四整流二极管（Ｄ４）的阴极相接；其特征在于，该整流电路还包括两个辅助电容，并且：第一辅助电容（Ｃ１）的负端与第一整流二极管（Ｄ１）的阳极相接，其正端与第二整流二极管（Ｄ２）的阴极相接；第二辅助电容（Ｃ２）的负端与第三整流二极管（Ｄ３）的阳极相接，其正端与第四整流二极管（Ｄ４）的阴极相接。...

【技术特征摘要】
一种以双功率变压器实现整流管电压箝位的整流电路，包括两个功率变压器和四个整流二极管，所述功率变压器的副边是具有两个绕组的中心抽头整流结构；在所述功率变压器中，定义变压器绕组同名端标识端为正端、另一为负端，则第一整流二极管(D1)的阴极、第一功率变压器(T1)的第一副边绕组(Ws1)的负端、第三整流二极管(D3)的阴极、第一功率变压器(T1)的第二副边绕组(Ws2)的正端，均连接至输出滤波电容(Co)的正端；第二功率变压器(T2)的第一副边绕组(Ws3)的负端、第二整流二极管(D2)的阳极、第二功率变压器(T2)的第二副边绕组(Ws4)的正端、第四整流二极管(D4)的阳极，均连接至输出滤波电容(Co)的负端；且第一整流二极管(D1)的阳极与第二功率变压器(T2)的第一副边绕组(Ws3)的正端相接、第一功率变压器(T1)的第一副边绕组(Ws1)的正端与第二整流二极管(D2)的阴极相接、第三整流二极管(D3)的阳极与第二功率变压器(T2)的第二副边绕组(Ws4)的负端相接、第一功率变压器(T1)的第二副边绕组(Ws2)的负端与第四整流二极管(D4)的阴极相接；其特征在于，该整流电路还包括两个辅助电容，并且第一辅助电容(C1)的负端与第一整流二极管(D1)的阳极相接，其正端与第二整流二极管(D2)的阴极相接；第二辅助电容(C2)的负端与第三整流二极管(D3)的阳极相接，其正端与第四整流二极管(D4)的阴极相接。2.根据权利要求1所述的整流电路，其特征在于，所述两个功率变压器为对称结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴新科，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]