[发明专利]一种具有倍压谐振能力的推挽变换器

说明书

技术领域

本发明属于DC-DC(直流-直流)变换技术领域，具体涉及一种具有倍压谐振能力的推挽变换器。

背景技术

推挽变换器是升压变换器中的可选方案之一，省去电感的推挽变压器在成本和体积上都有明显的改善，但是由于其电流断续，常用于小功率等级的电路中，如车载逆变器的前级直流升压电路。

而此类推挽变换器由于没有储能的电感元件，不能通过控制开关管占空比有效调节能量平衡以改变输出电压，其电压增益几乎是靠变压器匝比实现。较高的匝比使得变压器体积增大，漏感增大，损耗加大，不利于变换器效率的提升。另外，由于副边二极管在关断时有一定电流流过，带来了反向恢复的干扰，同时也增加了损耗。

公开号为CN102111075A的中国发明专利提出了一种低压输入高压输出的DC-DC变换器，电路结构如图1所示；其原边电路为正激电路，包含两组原边变压器绕组、两个开关管和一个箝位电容；副边电路为倍压整流的谐振推挽电路，包含一组次级变压器绕组、两个二极管和三个电容，将全波整流一个桥臂上的两个二极管替换成两个电容以实现倍压整流效果；但该结构由于其原边有一个开关管浮地不利于驱动电路的设计；

公开号为CN102624245A的中国发明专利提出了一种小型化、轻量化的准谐振推挽变换器，电路结构如图2所示；其原边电路包含两组原边变压器绕组、两个开关管和一个输入滤波电容；副边电路在开关K1和K2截止时包含两组次级变压器绕组、四个二极管、两个输出滤波电感和三个电容，利用变压器副边等效漏感和并联的谐振电容产生谐振以实现软开关特性。但其输出侧需串联滤波电感，且变压器匝比较高，使得变换器体积增大；且副边元器件数量较多不利于变换器的小型化和轻量化。图3为现有技术省去副边滤波电感的变换器结构；此推挽变换器在原边开关管S₁、S₂都关断时，副边全波整流桥的二极管存在反向恢复问题；另外，由于省去了调节能量平衡的滤波电感，而且变压器副边等效漏感相对很小，所以此推挽变换器的增益几乎全靠变压器匝比实现，故需要很多的变压器匝数，增大了变压器体积、变压器漏感，增加了损耗。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种具有倍压谐振能力的推挽变换器，能够减小器件体积成本的同时，提升变换器的效率。

一种具有倍压谐振能力的推挽变换器，包括：

原边推挽电路，用于将直流输入电压转换为交流电压；

隔离变压器，用于对所述的交流电压进行升压，将能量从原边传递到副边，并起到电气隔离作用，其原边绕组中间抽头；

副边倍压电路，用于对升压后的交流电压进行倍压整流，产生直流输出电压；

副边谐振电路，用于产生谐振以对所述的副边倍压电路实现软开关。

优选地，所述的原边推挽电路包括一电解电容C_in和两个开关管S₁～S₂；其中，电解电容C_in的正极与隔离变压器原边绕组的中间抽头点相连，电解电容C_in的负极与开关管S₁的源极和开关管S₂的源极相连并接地，开关管S₁的漏极与隔离变压器原边绕组的同名端相连，开关管S₂的漏极与隔离变压器原边绕组的异名端相连，开关管S₁和开关管S₂的栅极均接收外部设备提供的开关控制信号，电解电容C_in的正负极两端加载所述的直流输入电压；其作为推挽变换器的前级，能够实现电平转换和能量传输，同时具有最少的元器件。

所述的开关管S₁的开关控制信号与开关管S₂的开关控制信号相位互补。

所述的开关管采用NMOS管。

优选地，所述的隔离变压器原边绕组的同名端至中间抽头点的绕组匝数与中间抽头点至异名端的绕组匝数相同；能够保证变压器的磁平衡，使得变压器在传输能量的时候不会因为饱和而降低传输效率和影响推挽变换器的整体性能。

优选地，所述的副边谐振电路包括一谐振电感和一谐振电容；其中，谐振电感的一端与隔离变压器副边绕组的同名端相连，谐振电感的另一端与谐振电容的一端相连，谐振电容的另一端与副边倍压电路相连；谐振电感与谐振电容构成LC串联谐振，通过选取合适的谐振参数，能够使得副边二极管零电流关断，达到软开关的效果，减小了电路的损耗。