[实用新型]一种准谐振软开关双管反激DC/DC变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电源，更具体地说，涉及一种准谐振软开关双管反激DC/DC变换器。

背景技术

随着电力电子技术的高速发展，功率变换器的高功率密度和小型化越来越受到重视，而变换器开关频率的提高对实现高功率密度和小型化有着非常重要的作用。然而随着开关频率的提高，器件的开关损耗增加，降低了变换器效率，进而限制了变换器的高功率密度和小型化。单管反激变换器具有电路简单、输入与输出电气隔离等优点，广泛应用于中小功率场合。然而，由于变压器漏感的存在，在开关管关断瞬间，漏感产生电压尖峰，使开关管承受很高的电压应力。同时，传统单管反激变换器工作在硬开关状态，开关损耗大且电磁干扰严重，影响了反激变换器的性能。准谐振反激变换器实现了开关管漏源电压的谷底开通，降低了开关损耗，但开关频率随负载的减小而增加，严重影响了轻载效率，且开关频率受输入电压影响较大。在传统准谐振控制的基础上加入最高频率限制功能，一定程度上可以提高轻载效率，但开关管的电压应力大。将有源钳位技术引入单管反激变换器，可以实现主开关管与钳位开关管的ZVS导通，但变换器开关管电压应力大，此外，由于其互补控制方式，循环能量大、轻载效率低。非对称半桥反激变换器在实现主开关管和辅助开关管ZVS导通的同时，将开关管电压应力钳位在输入电压，但其谐振损耗高，开关管电流应力大，轻载效率低。双管反激变换器的所有开关管的电压应力钳位在输入电压，且漏感能量直接回馈到输入电源，无需增加额外的吸收电路，可提高变换器的效率。但由于该变换器工作在硬开关状态，并且占空比不能大于50％，限制了其应用。将有源钳位技术和准谐振技术引入双管反激变换器，虽然实现了开关管的ZVS导通，但却增加了开关管的电压应力。因此，需要寻求一种电路拓扑既能够实现开关管的零电压导通，降低开关管电压应力，同时也能提高变换器轻载效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种开关电源的拓扑结构，使之克服现有技术的以上缺点。本实用新型要解决的技术问题在于，针对现在反激式变换器开关损耗严重、开关管电压和电流应力高、轻载效率低、电磁干扰严重等缺点，提供一种控制方式简单、开关管电压电流应力低、能够实现开关管零电压导通、同时改进轻载效率的反激式变换器。

本实用新型实现其实用新型目的所采用的技术方案是：一种准谐振软开关双管反激DC/DC变换器，其特征在于，包括开关单元100、谐振单元200、高频变压器T、整流滤波单元300；所述开关单元100由二极管D₁、第一开关管S₁、第二开关管S₂和第三开关管S₃组成；所述谐振单元由隔直电容C_b和谐振电感L_r组成；所述高频变压器T用于存储并传递能量,原边绕组两端通过谐振单元连接到第一开关管S₁和第三开关管S₃的连接点和二极管D₁和第二开关管S₂的连接点之间，副边绕组两端连接整流滤波单元D_r；所述整流滤波单元采用半波整流电路将高频变压器T存储的能量传递到直流输出；此处开关管的开关端是指其漏极和源极构成的开关通道。

所述开关单元100中，由二极管D₁、第一开关管S₁、第二开关管S₂和第三开关管S₃组成；直流输入的正端依次通过二极管D₁与第二开关管S₂的开关端连接到直流输入的负端；直流输入的负端依次通过第三开关管S₃的开关端与第一开关管S₁的开关端连接到直流输入的正端；

所述谐振单元200中，隔直电容C_b、谐振电感L_r与高频变压器T原边串联后分别连接在第一开关管S₁和第三开关管S₃的连接点和二极管D₁和第二开关管S₂的连接点之间；所述谐振电感L_r为独立电感或变压器之漏感或所述两者之和。

更进一步地，所述高频变压器T原边为一个绕组，副边为一个或一个以上绕组。所述整流电路可采用二极管D₁整流或为采用同步整流电路。

所述二极管D₁和第三开关管S₃在电路拓扑中具有对称性，其位置互换不改变换器的工作特性。