[实用新型]一种不对称半桥反激驱动电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关变换器领域，特别涉及一种不对称半桥反激驱动电路。

背景技术

电力电子的领域飞速发展，使得高频开关电源的应用越来越广泛。传统的工业和民用开关电源的输入端经常需要从电网取电，经过电源内部的整流滤波电路后，变成较高的直流电，再输入到功率转换电路，变成低压直流电，为负载提供电能。为了适应不同国家的电网标准，一般两相交流输入的开关电源，其输入电压范围为85VAC～264VAC，整流滤波后的直流电压约为120VDC～373VDC。用于这种场合的开关电源，根据功率的不同，供其选择的电路拓扑较多，如具有结构简单、成本低廉等特点的反激、正激电路；结构复杂，但具有软开关功能的LLC、不对称半桥、移相全桥电路等等。

随着新能源产业的迅猛发展，电动汽车、风力发电、光伏等行业对超高超宽输入电压范围的开关电源的需求越来越多，且要求越来越严苛。电动汽车行业的充电桩使用的电源要求输入电压范围为200VDC～800VDC，有的要求达到1000VDC上限；风力发电及光伏行业的光伏汇流箱、逆变器等使用的电源产品要求输入电压范围达150VDC～1500VDC。如此宽范围、高输入电压的应用提高了开关电源的设计难度，包括开关管电压应力处理；输入电压升高导致开关管的开通和关断损耗增大，引起的热处理；变压器工艺设计等等。

目前行业宽范围、高输入电压的开关电源采用普通反激或正激电路实现，其实际应用电路是把变压器原边功率绕组分成两个或两个以上，分别接开关管，然后再串联起来达到耐高压的目的(电路如图1和图2所示，该方案为现有公知技术，此处不再详细介绍)。但是这两种拓扑是硬开关，而且不能回收漏感能量，因此限制了小功率产品的效率和体积。并且，其难以应用于中大功率的宽范围、高输入电压的开关电源中。因为由漏感所引起的电压尖峰应力和高的输入电压导致开关管承受很高的电压应力；加之是硬开关，开关损耗很大，管子发热严重，所以必须选择更高耐压、更大体积的开关管，成本升急剧增加。而高耐压的开关管导通阻抗和结电容都比较大，进一步降低了产品的效率。特别是近年来业内对更大功率高输入电压开关电源的需求逐渐增多，上述电路拓扑在该应用场合表现出来的缺点尤为明显。电源效率低导致的温升高和体积大和使用高耐压开关管导致的成本高的问题，严重制约了高压电源的发展。

电力电子行业对高功率密度、高可靠性和小体积的开关电源的需求，衍生了软开关技术的发展。它是利用电感、电容谐振的原理，使开关电源的开关管实现零电压开通或零电流关断，从而减小开关管的开关损耗，显著的提升了产品的效率。但诸如LLC和不对称半桥等具有软开关功能的电路，由于其占空比要求小于0.5，并且开关管的应力等于输入电压，所以较难应用在宽范围、高输入电压的开关电源上，一般在前级接有一级预稳压环节，然而预稳压电源模块在宽范围高压应用中也存在较多的问题，同时也带来成本的压力。而常规的不对称半桥反激电路虽然占空比可大于0.5，但其开关管的应力等于输入电压，故也不适用于高输入电压的场合。以上为公知技术，这里不再详细介绍。

由此，为满足以上要求及克服上述电路中的缺点产生了不对称半桥反激电路串联模式的方法，通过将原边串联，副边采用变压器耦合的方式解决了宽范围高压输入所引起的问题，然而对于高压输入，在输入电压范围变化较宽的情况下，为满足输入母线电容的有效均压，驱动的信号要求电平电压变化小、时序一致性高，同时也要满足较高的隔离电压，由此串联模式的不对称半桥反激电路中的开关管驱动将变的复杂；现有的驱动方式多为光耦驱动或者隔离驱动器，普通的光耦很难满足要求，虽然有高速驱动光耦面世，然而其较高的价格也将导致电源成本的增加，同时也这种高速光耦需要隔离的电源以给光耦供电，这又导致电源成本的增加，同时作为电源自身来说也是一种矛盾；现有的驱动通常采用一种磁隔离驱动的方式，然而在多组驱动信号条件下，绕组之间耦合较差，驱动信号的一致性差，死区时间也不容易控制，甚至导致驱动工作不正常；同时随着开关管数量的增多，驱动的功耗将进一步的增加，也影响到驱动波形的质量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型为解决上述的问题，提供一种不对称半桥反激驱动电路，应用于宽范围、高输入电压的不对称半桥反激电源中，能够使得信号工作可靠一致，也使得驱动能力得以提升。