[发明专利]具有全桥零压零流与双半波整流相结合电路的开关整流器

说明书

本发明涉及电源领域，尤其涉及通讯领域的中等或较大功率的开关整流器的电路。

目前，电源系统在很多领域中的应用越来越广泛，其重要性也体现得越来越明显，其中，电力电子技术为了实现开关电源的高功率密度，即体积小、重量轻，正在向高频化的方向发展。一般采用全桥ZVS-PWM和全桥ZVZCS-PWM电路拓扑来实现功率器件的软开关。后者又以无占空比丢失，在较宽的负载范围里可实现软开关等特性取得优势。对于开关整流器来说在经过全桥逆变后通常采用半波整流电路和桥式整流电路来达到整流的目的。半波整流的变压器带有中间抽头使得制作较困难，增加了制作成本；桥式整流采用了四只整流二极管，数量较多。另外对于较大功率应用场合的整流器，它的变压器的体积无论采用何种整流方式均较大，且不利于生产装配。

因此，提供一种具有新的电路的开关整流器，以满足电力电子部门的需要，将具有十分重要的意义。

本发明的目的在于公开一种具有全桥零压零流与双半波整流相结合电路的开关整流器，以克服现有全桥ZVS-PWM软开关电路中滞后臂实现软开关的负载范围较小、占空比丢失等缺点以及整流器中变压器制作复杂，铜损较大，且随着功率的增大其体积较大，装配生产困难等缺点。

本发明的技术构思是这样的：

对于双半波整流电路，由于它流过变压器副边和滤波电感的电流均只有负载电流的一半，且变压器无需中间抽头，所以可以降低变压器的铜损和减小变压器体积和利于装配，降低成本。因此，将全桥ZVZCS-PWM和双半波整流电路相结合则可以实现功率产品的高功率密度，可以实现开关管的软开关，另外可以实现滞后臂在小负载时的ZVS导通。并且使变压器的制作和装配简易，易于实现大功率产品。

依据上述构思，为实现本发明的目的，发明人构造了一种用于开关整流器的全桥零压零流与双半波整流相结合的电路。该电路包括全桥ZVZCS-PWM电路和双半波整流电路。

所说的全桥ZVZCS-PWM电路为一现有技术，该电路包括四只功率管，每两个功率管分别构成两个桥臂，变压器的原边、隔直电容和饱和电感互相串联在桥臂中点；

所说的双半波整流电路亦为一现有技术，包括两个二极管、两只滤波电感和输出电容等，两个二极管的阳极(阴极)分别连接到变压器的副边以及两只滤波电感的一端，阴极(阳极)共同连接到输出电容的正极(负极)，滤波电感的另一端分别与输出电容的负级(正极)；

由上述电路构成的开关整流器，在较大负载时仍实现ZVZCS软开关，在较小负载时滞后臂可实现ZVS，同时变压器的铜损较小，其体积也较小，无需中间抽头，制作、装配简单。

采用本发明所述电路，与采用半波整流方案相比，在较大负载时超前臂和滞后臂分别实现了ZVS导通和ZCS关断，较小负载时两桥臂均可实现ZVS导通。变压器可采用较小型号的磁芯，在PCB上采用插装式，无需中间抽头，同时降低铜损，达到了减小磁性元件体积，使变压器易于制作和装配生产以节省人力、物力。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

图1是常用的全桥ZVS-PWM逆变和半波整流电路结构图。

图2是常用的全桥ZVZCS-PWM逆变和半波整流电路结构图。

图3是全桥ZVZCS-PWM逆变和双半波整流电路结构图。

图4是作为本发明实施例的另一种电路结构图。

由图1可见，该全桥ZVS-PWM逆变和半波整流电路包括四只功率管Q₁、Q₂、Q₃和Q₄，每两个功率管分别构成两个桥臂，变压器T的原边连接在桥臂中点；

所说的半波整流电路包括两个二极管D₁和D₂、一只滤波电感L₀和输出电容C₀，两个二极管D₁和D₂的阳极连接到变压器T的副边，两个阴极共同连接到滤波电感L₀的一端，电感L₀的另一端与输出电容的正极相连接，变压器T的抽头与输出电容的负极相连接。

图1所示的移相ZVS全桥电路通过功率管的输出电容和变压器的漏感发生谐振来实现ZVS，所以其实现软开关的负载范围较小，同时由于漏感的存在变压器副边会发生占空比丢失。

图2所示的全桥ZVZCS-PWM逆变和半波整流电路与图1所示的全桥ZVS-PWM逆变和半波整流电路基本相同，其区别在于在变压器T的原边与桥臂中点串接了一个隔直电容Cb和一个饱和电感Ls。