[发明专利]一种含有可调电感网络的全桥DC/DC变换器

权利要求书

1.一种含有可调电感网络的全桥DC/DC变换器，其特征在于：包含一个直流母线电压输入接口，一个单相全桥逆变电路和可调电感网络组成的原边模块，一个高频变压器T，一个整流滤波电路和一个输出直流电源组成的副边模块；

所述的原边模块用于将输入的直流母线电压转化为交流电，并通过高频变压器将所述的交流电传输至对应的副边模块，所述的副边模块用于将接收到的交流电转化成直流电，然后再将转换得到的直流电给输出电源充电；

所述原边模块包括四个功率开关S₁、S₂、S₃、S₄，四个二极管D₁、D₂、D₃、D₄，四个电容C₁、C₂、C₃、C₄，一个可调电感网络，一个高频变压器等效漏感L_k；所述可调电感网络由n个辅助开关S_a1、S_a2…S_an和n个辅助电感L_a1、L_a2…L_an构成；

原边模块具体电路连接形式如下：

输入直流母线电压的正极、功率开关S₁、S₃的漏极、二极管D₁、D₃的阴极及电容C₁、C₃的上端相连；输入直流母线电压的负极、功率开关S₂、S₄的源极、二极管D₂、D₄的阳极及电容C₂、C4的下端相连；功率开关S₁的源极、二极管D₁的阳极、电容C₁的下端、功率开关S₂的漏极、二极管D₂的阴极、电容C₂的上端相连，其结点与可调电感网络中辅助开关S_an的漏极、辅助电感L_an的左端相连；可调电感网络中辅助电感L_an的右端与辅助电感L_an-1的左端及辅助开关S_an-1的漏极相连，辅助电感L_an-1的右端与辅助电感L_an-2的左端及辅助开关S_an-2的漏极相连，以此类推，直到辅助电感L_a1的右端与高频变压器等效漏感L_k的左端相连，该结点同时与辅助开关S_a1、S_a2…S_an的源极相连；

功率开关S₃的源极、二极管D₃的阳极、电容C₃的下端、功率开关S₄的漏极、二极管D₄的阴极、电容C₄的上端相连，其结点与高频变压器输入侧下端相连；

高频变压器等效漏感L_k的右端与高频变压器输入侧上端相连；

所述副边模块包括四个整流二极管D₅、D₆、D₇、D₈，一个输出滤波电容C_o，一个直流电源V_o构成；副边模块具体电路连接形式如下：

高频变压器T的输出侧上端与二极管D₅的阳极、二极管D₆的阴极相连；高频变压器T的输出侧下端与二极管D₇的阳极、二极管D₈的阴极相连；二极管D₅、D₇的阴极与输出滤波电容C_o的上端及直流电源V_o的上端相连；二极管D₆、D₈的阳极与输出滤波电容C_o的下端及直流电源V_o的下端相连；

该全桥DC-DC变换器，按照输入功率P_i与额定功率P_N之间的大小关系分为三种工作模式：

当P_i>0.75P_N，辅助开关S_a2导通，原边模块的电感仅仅由变压器原边绕组的漏感提供，因为变换器传输功率较大，使得漏感上具有足够的能量来实现单相全桥逆变电路中功率开关管的零电压导通；

当0.3P_N<P_i<0.75P_N，高频变压器漏感上的能量不能够实现逆变电路中功率开关管零电压导通，此时可调电感网络中辅助开关S_a2关断，S_a1导通；辅助电感L_a2投入工作，由于工作电感瞬间增大，单相全桥逆变电路中的电流几乎不变，所以工作电感上的能量会增大，使得变换器具有更多的能量来实现功率开关管零电压导通；

当P_i<0.3P_N，变压器漏感L_f和辅助电感L_a2共同工作仍不能实现变换器逆变电路中功率开关管的零电压导通；

此时辅助开关S_a1，S_a2关断，辅助电感L_a1、L_a2和变压器漏感L_f共同工作；原边模块单相全桥逆变电路中的工作电感进一步增加，电感上的能量也进一步增加，进一步扩大了逆变电路功率开关管软开关工作区间。