[发明专利]改进型全桥移相软开关变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种全桥移相软开关设备，适用于各种大功率开关电源装置，特别是电力操作电源场合。

背景技术

全桥移相零电压开关变换器在保留了传统PWM恒频控制优势的基础上，利用器件的寄生参数实现了软开关，在大、中功率DC/DC变换中得到了广泛的应用，但传统的全桥移相零电压开关变换器有所缺陷，其主要表现在：

1)如附图1所示，轻载时，谐振电感Lr贮能不足，无法实现滞后管Q3、Q4的零电压开通，损耗大，能量转换效率不高；

2)在超前管Q1、Q2关断期间，谐振电感Lr因电流不能突变，D2、T1、Lr、Cd、Q4或D1、T1、Lr、Cd、Q3构成的回路中存在环流，而此环流不向副边提供能量，却产生损耗，使得变换器转换效率低；

3)副边二极管D5～D8反向恢复存在强烈振荡，二极管上电压应力较大，对二极管的电参数要求高，降低系统可靠性，如增加吸收电路来改善应力，则会使整机损耗增加，降低转换效率；

4)谐振电感Lr的存在会引起副边占空比丢失，同样会降低变换器转换效率。

再如图2所示为目前应用的较多的全桥移相软开关电路，其在图1基础上进行了改进，增加了两只箝位管D10、D9，改善了副边二极管D5～D8的反向恢复电压应力，减小了占空比丢失的程度，却没解决上面所述的其它几个缺陷，同时增加二极管使得结构变复杂，电路的布板空间要求增加，不利于应用设备的小型化。

发明内容

为了克服已有全桥移相软开关电路的环流损耗大、占空比流失较重、整机效率较低、电磁辐射较大的不足，本发明提供了一种能够有效降低环流损耗、减少占空比丢失、提高整机效率、减少电磁辐射的改进型全桥移相软开关变换器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种改进型全桥移相软开关变换器，包括超前桥臂支路、滞后桥臂支路、变压器T1、滤波电感网络、输出滤波电容C7以及负载R_L，所述超前桥臂支路包括开关管Q1、Q2、二极管D1、D2、电容C1、C2，所述滞后桥臂支路包括开关管Q3、Q4、二极管D3、D4、电容C3、C4，所述超前桥臂支路、滞后桥臂支路分别与变压器T1的原边连接，变压器T1的副边与所述滤波电感网络连接，所述滤波电感网络连接输出滤波电容，所述负载R_L与输出滤波电容并联，所述的软开关变换器还包括谐振网络，所述谐振网络包括电容C5、C6、电感L1，其中，电容C5的一端与输入正端相连，C5的另一端与电感L1的一端以及电容C6的一端相连，电容C6的另一端与输入负端相连，电感L1的另一端连到滞后桥臂支路的开关管Q3的源极S和开关管Q4的漏极D。

所述的滤波电感网络包括二极管D5、D6、D7、D8和滤波电感L2，所述滤波电感L2带有绕组a、绕组b、绕组c，所述二极管D5、D7相互反方向连接在变压器的副边绕组的同名端，所述二极管D6、D8相互反方向连接在变压器的副边绕组的异名端，滤波电感L2的绕组b的同名端连到二极管D5的阴极，绕组b异名端连到绕组a的异名端和二极管D6的阴极；绕组c的异名端连到二极管D7的阳极，绕组c的同名端连二极管D8的阳极和输出滤波电容C7的负极；绕组a的同名端连到输出滤波电容C7的正极。

本发明的技术构思为：在普通的移相全桥电路基础上构造了一个简洁的谐振网络，并改进滤波电感网络，参见图3，电容C5的一端与输入正端相连，C5的另一端与L1的一端以及C6的一端相连，C6的另一端与输入负端相连，L1的另一端连到滞后桥臂的Q3的源极S和Q4的漏极D；滤波电感的绕组b的同名端连到D5的阴极，绕组b异名端连到绕组a的异名端和D6的阴极；绕组c的异名端连到D7的阳极，绕组c的同名端连D8的阳极和C7的负极；绕组a的同名端连到C7的正极。

由于谐振网络L1、C5、C6的作用使得变换器的滞后臂能够在轻载实现零电压开关。去掉传统中与变压器T1相连的谐振电感后，使得占空比丢失的问题得到很大改善，仅变压器T1的漏感L_1K在起作用，而变压器漏感L_1K是很小的，同时，通过寄生二极管D1至D4，将副边二极管反向恢复电压箝住。又由于滤波电感绕组b、c的作用，超前管截止后原边电流会迅速下降到变压器激磁电流的大小，而变压器激磁电感通常都较大，激磁电流相应较小，环流的问题也得到了改善。