[发明专利]一种多相桥倍流式PWM隔离型直流变换电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种多相DCDC转换电路，具体涉及一种多相桥倍流式PWM隔离型直流变换电路。

背景技术

传统的DCDC直流电源均采用了单相全桥形式，其配合移相控制策略以及软开关技术将单相全桥电路几乎达到极致。

大功率直流开关电源领域，其功率器件的选型一直是最为关键的一个环节，而功率器件的选型其电压应力、电流应力、开关频率的特性至关重要。从电路上降低开关器件的电流应力尤为重要。

传统增加DCDC直流电源功率是采用并机的策略，或者采用开关器件并联方式。并机方案需要依靠控制电路的均流措施实现多台直流电源并联输出，控制方式复杂。而采用开关器件并联方式，在高频工作过程中，由于开关器件或驱动器件的差异造成电流分配不均、开关延时不同等造成整个系统损坏。在单相全桥变换下，输出变压器只有一个。大功率情况下，变压器的功率增加，高频变压器加工工艺要求高，将难以实现。

发明内容

为解决大功率PWM直流变换器的功率开关器件电流应力，本发明提供一种可靠的多相桥倍流式PWM隔离型直流变换电路。通过多桥臂倍流方式降低功率开关器件电流应力，简化输出变压器的设计工艺。为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：一种多相桥倍流式PWM隔离型直流变换电路，包括多路可控桥臂、多个隔离变压器、多组快恢复二极管，所述的可控桥臂的路数与隔离变压器的数量、快恢复二极管组数均与多相桥的相数相同，所述的隔离变压器原边采用首尾相接的连接方式，隔离变压器副边采用星形连接方式；可控桥臂包括第一功率开关器件和第二功率开关器件，且第一功率开关器件的发射极与第二功率开关器件的集电极、对应隔离变压器原边输入端相连，所有可控桥臂中的第一功率开关器件的集电极连接输入电源的正输入端，所有可控桥臂中的第二功率开关器件的发射极连接输入电源的负输入端；每个隔离变压器副边输出端接与之对应的第一快恢复二极管的阳极和第二快恢复二极管的阴极，所有第一快恢复二极管的阴极与输出滤波电感的一端相连，输出滤波电感的另一端与输出滤波电容的正极相连，作为直流输出的正极；所有第二快恢复二极管的阳极与输出滤波电容的负极相连作为直流输出的负极。

多相直流变换电路的方案是采用了多桥臂方式，诸如三相桥、四相桥、六相桥等等多相桥。奇数、偶数数量均可工作，但偶数数量桥臂工作更加平衡。多相桥的相数为2N，其中N为不小于2的整数。

所有奇数相可控桥臂上的第一功率开关器件上的驱动信号相同，所有奇数相可控桥臂上的第二功率开关器件上的驱动信号相同，所有偶数相可控桥臂上的第一功率开关器件上的驱动信号相同，所有偶数相可控桥臂上的第二功率开关器件上的驱动信号相同，同一个可控桥臂上的第一功率开关器件与第二功率开关器件互补工作；奇数相可控桥臂上的第一功率开关器件的开通时间与偶数相可控桥臂上的第一功率开关器件的开通时间相同且均小于半个周期。

如图3所示，所述的功率开关器件包括一个全控器件、一个反并联二极管和一个与全控器件并联的谐振电容。

每个功率开关器件工作时，同时会有其交叉桥臂上的一个功率开关器件同时工作，实现了功率器件的“并联”，每个功率开关器件的电流应力降低到原来的一半。

功率开关器件没有真正的并联，所以由驱动电路的或器件本身的差异造成的开关速度、开关延时、阻抗分配等不会引起功率开关器件的恶性损坏。

隔离变压器在工作时，2N个隔离变压器同时工作，每个隔离变压器上的电流为输出电流的2N分之一。隔离变压器只需按照额定容量的2N分之一功率进行设计，大大降低了变压器工艺的复杂程度，利于变压器设计与实现。

本发明专利与传统电路相比具有以下优势：单个功率开关器件电流应力降低(以四相桥为例，电流应力降低到原来的一半)；功率开关器件没有直接并联，不会出现恶性损坏；高频隔离变压器功率减小，减小了实现难度。

附图说明

图1为四相桥PWM隔离型直流变换主电路；

图2为六相桥PWM隔离型直流变换主电路；

图3为功率开关器件；

图4为四相桥PWM隔离型直流变换电路工作过程；

图5为输出电压与占空比的关系。

具体实施方式

实施例一：