[发明专利]带输出中点的双路双管正激组合变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种输出带中点的双路双管正激组合变换器，属于功率变换中的直流变换技术。

背景技术

在电路的输入端与输出端要求隔离的场合下，直流变换器通常使用高频隔离变压器实现电气隔离。高频隔离变压器的损耗和体积在大功率直流变压器中占有较大比例，因此如何优化设计以减小高频隔离变压器的损耗和体积至关重要。

目前，半桥型逆变器在低压逆变场合有着广泛的应用，但其供电电压需要提供一中点。因此需要前级的直直变换电路可以提供一中点。传统的双路双管正激组合变换器的副边无法输出正负极性电压，无法提供所需的中点，而且副边整流二极管与续流二极管承受的电流应力较大，器件选取存在困难。双管正激变换器具有原边开关管电压应力低、不存在桥臂直通、可靠性高等优点，而且输出实现交错输出，输出等效占空比为输入两倍，同时减小了滤波电感体积，但是在大功率和可靠性要求高并且要求输出有正负极的应用场合下，由于该电路是单一极性输出，且副边整流电流定额大，器件的选取存在困难。本专利提出一种直流变换器的拓扑结构——带输出中点的双路双管正激组合变换器。它不但继承了双路双管正激原有的优点，且因为输出电压有正负，为后续电路提供了方便，同时变压器串联结构减小了单个变压器的功率定额和副边的电流定额，从而减小了体积重量同时也方便了副边整流器件的选取。

发明内容

本发明旨在传统的正激变换器的基础上，结合直流变压器的特点，提出一种新型的正激拓扑方式，用以解决大功率高压输入低压大电流输出场合的功率变换问题。

该变换器主电路的特征在于：采用输出中点结构的变换器组合，副边采用对应的变压器副边交错并联形成两路输出，两路输出串联，形成输出中点。组合结构如下：其中两组双管正激变换器的原边并联，两个双管正激变换器的对应副边整流后交错并联形成两路输出后再串联，输出中点接地，即不属于输出电压极性仅为正或极性仅为负的结构，变压器带两路副边，对应副边整流后交错并联，并且共用一路输出滤波电路(输出滤波电感和电容)。每个双管正激变换器拓扑包括开关管、二极管、带两个副边的功率变压器、输出滤波电感、输出滤波电容。

本专利采用输出中点接地的直流变换器，使用隔离型直流变换器拓扑利用高频隔离变压器实现隔离功能。这种大功率直流变换器的优点是：

(1)该直流变压器保留了传统双管正激变换器原边开关管电压应力低、不存在桥臂直通、可靠性高等优点；

(2)该直流变压器的拓扑特点是输出中点接地，输出电压有正负极；

(3)直流变换器的两路原边在同一频率下同步交错并联工作的设计思路减小了输入、输出滤波器体积，减小了系统的体积和重量；

(4)采用多路输出的直流变换器增大了输出电流，使得单路的电流定额减小，为器件选取提供方便。因此该结构的直流变换器非常适用于大电流输出型场合和副边整流器件选取电流受限的情况。

附图说明

图1是本发明电路拓扑结构示意图。

图2是变换器的控制电路的控制框图。

图3是电路交错工作时输出电流的波形图。

图1——图3的主要符号名称：(1)U_in，U_dc，u_dc，u_ref——分别为输入电压，输出电压，输出端的电压采样，输出电压调节器的基准电压。(2)i₁，I_Lf1——直流变换器中流过电感的电流采样，输出电感L_f1上的电流。(3)Q₁，Q₂，Q₃，Q₄——分别为直流变换器的原边开关管。(4)D₁-D₄——分别为直流变换器的原边的续流二极管。(5)D₅-D₈——分别为直流变换器的副边整流二极管。(6)D₉-D₁₀——分别为直流变换器的副边电路的续流二极管。(7)L_f1-L_f2——分别为直流变换器的副边滤波电感(8)C_f1-C_f2——分别为直流变换器的输出电容(9)T₁-T₂——为隔离变压器。

具体实施方式