[发明专利]一种新型零电压开关全桥直流变换器

说明书

本发明实施例公开了一种新型零电压开关全桥直流变换器，其具体的组成包括第一至第四开关管，第一、第二电容，第一至第六整流二极管，第一、第二隔离变压器，还包括直流电源、滤波电感和负载电阻，该直流变换器有效地解决了现有全桥变换器普遍存在的开关管零电压开关范围窄、原边环流损耗、整流电压振荡等问题。本发明具有电路结构简单、软开关范围宽，输出电流纹波低，转换效率高等优点。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种新型零电压开关全桥直流变换器。

背景技术

电力电子设备由于具有高效率、高功率密度、高可靠性、低成本的特点，已经成为现代工程中功率变换的重要装置，对社会和国民经济的发展起到巨大的促进作用。经过近几十年的发展，电力电子系统正朝向高效率、高功率密度、高可靠性的方向不断发展。尤其是软开关技术的应用，有效地减小了开关管的开关损耗和电磁干扰，变换器能够更可靠地工作在高开关频率下。全桥直流变换器由于能够充分利用器件的寄生参数，无需辅助元器件就可以获得零电压开关的特性，具有开关频率固定、电路结构简单、转换效率高、功率密度高、电磁干扰小等优点，受到工业界和学术界的广泛关注。

然而，传统的全桥直流变换器主要存在以下几个显著的缺点：开关管的零电压开关范围窄，导致轻载下效率严重衰减、电磁干扰增大、可靠性降低；原边存在环流损耗，加剧了传导损耗和输出滤波需求；谐振电感与整流二极管的结电容产生谐振，增大了二极管的电压应力和输出噪声。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种新型零电压开关全桥直流变换器。可拓宽开关管的零电压开关范围，消除环流损耗，同时显著降低输出纹波和整流电压振荡幅值，提高变换器的效率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种新型零电压开关全桥直流变换器，包括第一至第四开关管、第一至第六整流二极管、第一、第二变压器、第一电容；所述第一开关管和第三开关管串联后正向并联在直流电源的正负输出端，所述第二开关管和第四开关管串联后同样正向并联在直流电源的正负输出端；所述第一、第二变压器的初级绕组的一端分别与所述第一、第三开关管的连接点和第二、第四开关管的连接点连接，所述第一、第二变压器初级绕组的另一端直接相连并与所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述直流电源负端连接；所述第一变压器的副边绕组的一端与所述第一整流二极管的阴极、第三整流二极管的阳极连接，另一端与所述第二整流二极管的阴极、所述第四整流二极管的阳极连接；所述第二变压器的副边绕组的一端与所述第三整流二极管的阴极、所述第五整流二极管的阳极连接，另一端与所述第四整流二极管的阴极、所述第六整流二极管的阳极连接。

进一步地，还包括电阻、滤波电感、第二电容，所述第五整流二极管的阴极、所述第六整流二极管的阴极与所述滤波电感的一端相连接，所述滤波电感的另一端与所述第二电容的另一端连接，所述电阻与所述第二电容并联。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明通过增加变压器的励磁电流，滞后臂开关管可以在宽负载范围内实现零电压开关，而不会导致传导损耗加剧；变压器的漏感可以设计得很小，显著减小占空比丢失和二次侧电压振荡幅值。

本发明含有两个变压器，变压器端口电压为对称的交流方波，在整流侧采用串联连接方式，能够实现在整个开关周期内将输入能量传递到输出侧，解决了现有技术中存在的环流问题，减小了输出滤波器件的容量和整流二极管的电压应力，有助于提高变换器的转换效率和功率密度。

附图说明

图1为本发明提供的一种新型零电压开关全桥直流变换器的电路连接示意图；

其中：Vin为直流电源，Q1、Q2、Q3、Q4分别为第一至第四开关管，Cb、 Co分别为第一、第二电容，T1、T2分别为第一、第二变压器，np1、np2分别为第一、第二变压器的初级绕组，ns1、ns2分别为第一、第二变压器的次级绕组，D1、D2、D3、D4、D5、D6分别为第一至第六整流二极管，Lo为滤波电感，R为电阻；