[发明专利]一种零电压零电流开关的全桥变换器在审

专利信息
申请号: 202210387190.1 申请日: 2022-04-13
公开(公告)号: CN114825958A 公开(公告)日: 2022-07-29
发明(设计)人: 刘桂花;王博鑫;刘飞;王馨扬;王卫 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学
主分类号: H02M3/335 分类号: H02M3/335;H02M1/088;H02M1/14;H02M1/32
代理公司: 哈尔滨奥博专利代理事务所(普通合伙) 23220 代理人: 叶以方
地址: 150001 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 一种 电压 电流 开关 变换器
【说明书】:

发明公开了一种零电压零电流开关的全桥变换器,属于电力电子技术领域,本方案变压器原边采用四个MOS管构成的全桥结构,副边采用耦合电感结构抑制输出电流纹波并且可以大大减小输出滤波电容的容量和体积;在理想状态下输出电流纹波为零并且输出电流纹波抑制效果不受占空比变化影响;通过在副边加一个开关管并且控制其工作时序可以使变换器超前臂工作在零电压开关(ZVS)状态,滞后臂工作在零电流开关(ZCS)状态,从而解决了传统零电压开关移相全桥变换器滞后臂实现软开关困难以及原边存在环流等问题。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域,更具体地说,涉及一种零电压零电流开 关的全桥变换器。

背景技术

目前高精度电源大多数都是线性电源,线性电源的优势是很容易做到低 输出电流纹波,但是在线性电源中难免会存在效率低、散热困难、功率密度 低等问题,并且这些缺陷会随着电源功率等级的提升变得更加明显,所以对 大功率、高精度开关电源的研究是很有意义的,目前在大功率开关电源中采 用输出侧交错并联结构是降低输出电流纹波的常规方法,此外采用倍流整流 电路也可以降低输出电流纹波,以上两种方法在对应某个固定占空比时可以 有效的降低输出电流纹波,但是对于输出电压可调的开关电源占空比不可能 是固定的,在绝大多数输出电压范围内其输出电流纹波抑制效果较差,因此 研制能够有效降低输出电流纹波且输出电流纹波抑制效果不受占空比变化的 影响的变换器具有重要意义。

在大功率DC/DC开关电源中,移相全桥变换器由于软开关实现条件简单、 效率较高被广泛应用,常规的移相全桥变换器利用MOS管的寄生电容结合移 相控制方法可实现超前臂以及滞后臂的零电压开关(ZVS),但是常规的移相 全桥变换器存在以下几个缺点:

1、现有的在负载电流较小时滞后臂实现软开关困难;

2、现有的原边在续流阶段存在环流,会降低效率;

3、现有的存在占空比丢失问题。

因此如何有效解决移相全桥变换器的上述问题具有重要意义。

发明内容

本发明以降低移相全桥变换器输出电流纹波且改善变换器的上述三个缺 点为目标,提出了一种零电压零电流开关的全桥变换器,所采取的技术方案 如下:

一种零电压零电流开关的全桥变换器,包括四个原边开关管Qa-Qd、副边 开关管Q、原边MOS管寄生体二极管Da-Dd、原边MOS管寄生电容Ca-Cd、 副边MOS管寄生体二极管D、电容C1、电容C2、输出滤波电容C、负载电 阻R、变压器原边串联谐振电感Lr、耦合电感L1a、耦合电感L1b、电感L2,其 特征在于:所述变压器原边采用全桥结构,所述变压器原副边匝数比为n,所 述变压器副边采用全波整流方式,所述变压器中心抽头连接至两个耦合电感 L1a和L1b的同名端,两个所述耦合电感L1a和L1b的匝数比为N1:N2,两个所述 耦合电感L1a和L1b的同名端之间电性连接。

进一步的,所述电感L2与耦合电感L1b之间串联,所述电容C2一端连接 至L2且另一端连接至地,所述电容C1一端连接至两个耦合电感L1a和L1b的同 名端,所述电容C1另一端连接至副边开关管Q,所述副边开关管Q分别与电 容C1和电容C2相连,所述副边开关管Q存在反并联体二极管D。

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