CN101505104B - 一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路 - Google Patents

一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路 Download PDF

Info

Publication number
CN101505104B
CN101505104B CN200910096499XA CN200910096499A CN101505104B CN 101505104 B CN101505104 B CN 101505104B CN 200910096499X A CN200910096499X A CN 200910096499XA CN 200910096499 A CN200910096499 A CN 200910096499A CN 101505104 B CN101505104 B CN 101505104B
Authority
CN
China
Prior art keywords
winding
secondary side
anode
rectifier diode
symmetric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200910096499XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101505104A (zh
Inventor
吴新科
赵晨
钱照明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN200910096499XA priority Critical patent/CN101505104B/zh
Publication of CN101505104A publication Critical patent/CN101505104A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101505104B publication Critical patent/CN101505104B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路，包括一个带有四个二次侧绕组的功率变压器，两个飞跨平衡电容及两个整流二极管。本发明不需增加任何有源辅助器件，利用变压器对称的二次侧绕组和飞跨辅助平衡电容有效地抵消输出电流纹波，使输出滤波电容容值与体积得到极大的降低；抑制了二次侧整流管输出结电容上的电压寄生振荡，将整流管的电压应力箝位在两倍的输出电压，降低整流管耐压等级，减小整流管的通态损耗；另外变压器二次侧绕组内的电流有效值降低，减小了二次侧绕组损耗。因此本发明能有效地提高变流器的整体变换效率和功率密度，同时兼顾生产成本。

Description

一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路
技术领域
本发明属于直流/直流变换领域及整流领域，涉及一种能够实现输出电流纹波抵消及低整流管电压应力的整流电路。更具体地说，本发明涉及一种由带有四个二次侧绕组的功率变压器和两个飞跨平衡辅助电容的整流电路。
背景技术
全波容性整流电路(图1)因其简单的结构，较低的整流管电压应力，无输出电感损耗以及容易实现整流管的软开关工作环境等众多优势被广泛地应用于大电流输出场合。但高频功率变压器漏感及引线电感等与二次侧整流管的等效寄生输出结电容在换流时极易产生电压寄生振荡，增加整流管的电压应力，因此在实际应用中仍需采用辅助的电压缓冲吸收电路或者选用相对较高耐压的输出整流管，从而增加了辅助损耗或者导通损耗，降低了变流器的整体变换效率，也增加了生产成本。采用全桥式容性整流电路(图2)能有效地抑制寄生振荡，将二次侧整流管的电压应力箝位到输出电压，但所增加的整流管会影响导通损耗，也会增加开关及驱动损耗和生产成本。另外，若采用同步整流技术以适应于大电流输出场合，上管的同步整流驱动较难实现。二次侧整流箝位电路(图3)，借助辅助平衡电容，有效地抑制整流管上的电压寄生振荡，电压应力被箝位于两倍的输出电压；输出电流纹波因辅助平衡电容的旁路作用而下降为整流管内电流纹波的一半，变压器二次侧绕组内的电流有效值下降，因此可以选用较低耐压的整流管降低导通损耗；较小的输出滤波电容减小产品体积；二次侧绕组和输出滤波电容中的导通损耗也能得到改善；此外该还兼顾生产成本，不需要增加辅助的有源器件，简化生产工艺。但在大电流场合，其输出电流纹波依然足够影响输出滤波电容的体积及损耗。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路。本发明利用对称结构及飞跨平衡电容纹波旁路的作用，使输出电流纹波得到有效地抵消，输出滤波电容的容值及体积不再受输出电流纹波的影响，提高变流器整体变换效率及功率密度，兼顾产品成本。
本发明采用以下技术方案：一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路，包括一个带有四个二次侧绕组的功率变压器，两个飞跨平衡电容及两个整流二极管。其特征在于：
所述的带有四个二次侧绕组的功率变压器，一次侧绕组的同名端和二次侧第一绕组及第四绕组的同名端同向，与第二绕组和第三绕组的同名端反向。定义变压器绕组同名端标识端为正端，另一为负端，则二次侧第一绕组的正端与第二绕组的负端相连，并连接输出滤波电容的阳极；二次侧第四绕组的负端与第三绕组的正端相连，并连接输出滤波电容的阴极；二次侧第一绕组的负端与第一二极管的阴极相连，第四绕组的正端与第一二极管的阳极相连；二次侧第二绕组的正端与第二二极管的阴极相连，第三绕组的负端与第二二极管的阳极相连。
所述的两个飞跨平衡电容，第一平衡电容的正极与二次侧第一绕组的负端及第一二极管的阴极相连，第一平衡电容的负极与二次侧第三绕组的负端及第二二极管的阳极相连；第二平衡电容的正极与二次侧第二绕组的正端及第二二极管的阴极相连，第二平衡电容的负极与二次侧第四绕组的正端及第一二极管的阳极相连。
本发明的整流电路，其中带四个二次侧绕组的功率变压器在前半开关周期内由二次侧第一绕组和第四绕组向输出传递能量，二次侧第二绕组和第三绕组通过飞跨辅助平衡电容抵消输出侧的电流纹波；在后半开关周期内由二次侧第二绕组和第三绕组向输出传递能量，二次侧第一绕组和第四绕组通过飞跨辅助平衡电容抵消输出侧的电流纹波。所述的飞跨辅助平衡电容用于旁路交流，同时箝位第一二极管和第二二极管的反向电压应力。
本发明的有益效果是，
1、本发明不需增加任何有源辅助器件，利用变压器对称的二次侧绕组和飞跨辅助平衡电容有效地抵消输出电流纹波，使输出滤波电容容值与体积得到极大的降低；抑制了二次侧整流管输出结电容上的电压寄生振荡，将整流管的电压应力箝位在两倍的输出电压，降低整流管耐压等级，减小整流管的通态损耗；另外变压器二次侧绕组内的电流有效值降低，减小了二次侧绕组损耗。因此本发明能有效地提高变流器的整体变换效率和功率密度，同时兼顾生产成本。
2、本发明能适用于多种变流器拓扑结构，如软开关移相全桥电路，全桥LLC谐振电路及半桥LLC谐振电路等。
附图说明
图1是传统的全波容性整流电路；
图2是传统的全桥容性整流电路；
图3是二次侧整流管耐压箝位整流电路；
图4是本发明具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路；
图5是图4所示整流电路应用于软开关移相全桥变流器；
图6是图4所示整流电路应用于全桥LLC谐振变流器；
图7是图4所示整流电路应用于半桥LLC谐振变流器；
图8是图四的基础上变压器二次侧的四个绕组采用不对称结构。
具体实施方式
下面根据附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。
参照图4，本发明的一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路，包括一个带有四个二次侧绕组的功率变压T，两个飞跨平衡电容Ca1和Ca2及两个整流二极管D1和D2。
带有四个二次侧绕组的功率变压器T，一次侧绕组wp的同名端和二次侧第一绕组ws1及第四绕组ws4的同名端同向，与第二绕组ws2和第三绕组ws3的同名端反向。定义变压器绕组同名端标识端为正端，另一为负端，则二次侧第一绕组ws1的正端与第二绕组ws2的负端相连，并连接输出滤波电容Cout的阳极；二次侧第四绕组ws4的负端与第三绕组ws3的正端相连，并连接输出滤波电容Cout的阴极；二次侧第一绕组ws1的负端与第一整流二极管D1的阴极相连，第四绕组ws4的正端与第一整流二极管D1的阳极相连；二次侧第二绕组ws2的正端与第二整流二极管D2的阴极相连，第三绕组ws3的负端与第二整流二极管D2的阳极相连。
所述的两个飞跨平衡电容Ca1和Ca2，其中第一平衡电容Ca1的正极与二次侧第一绕组ws1的负端及第一整流二极管D1的阴极相连，第一平衡电容Ca1的负极与二次侧第三绕组ws3的负端及第二整流二极管D2的阳极相连；第二平衡电容Ca2的正极与二次侧第二绕组ws2的正端及第二整流二极管D2的阴极相连，第二平衡电容Ca2的负极与二次侧第四绕组ws2的正端及第一整流二极管D1的阳极相连。
功率变压器T在前半开关周期内由二次侧第一绕组ws1和第四绕组ws4向输出传递能量，二次侧第二绕组ws2和第三绕组ws3通过飞跨辅助平衡电容Ca2抵消输出侧的电流纹波；在后半开关周期内由二次侧第二绕组ws2和第三绕组ws3向输出传递能量，二次侧第一绕组ws1和第四绕组ws4通过飞跨辅助平衡电容Ca1抵消输出侧的电流纹波。所述的飞跨辅助平衡电容Ca1和Ca2用于旁路交流，同时将第一整流二极管D1和第二整流二极管D2的反向电压应力被飞跨辅助平衡电容Ca1和Ca2箝位至两倍输出电压。
参照图5，该发明应用于软开关移相全桥变流器。其中DC为输入侧直流电压源；Q1至Q4为一次侧第一至第四MOSFET开关管；LR为一次侧储能电感；CB为一次侧隔直电容。前半开关周期内，一次侧能量通过变压器T的二次侧第一绕组ws1和第四绕组ws4向输出传递。第一整流管REC1承受全部的电流纹波。利用二次侧飞跨辅助平衡电容Ca2的交流旁路作用，二次侧第一绕组ws1中的电流纹波与第二绕组ws2中的电流纹波在输出侧得到抵消，第二整流管REC2的反向电压应力被飞跨辅助平衡电容Ca1和Ca2箝位；后半半开关周期内，一次侧能量通过变压器T的二次侧第二绕组ws2和第三绕组ws3向输出传递。第二整流管REC2承受全部的电流纹波。利用二次侧飞跨辅助平衡电容Ca1的交流旁路作用，二次侧第二绕组ws2中的电流纹波与第一绕组ws1中的电流纹波在输出侧得到抵消，第一整流管REC1的反向电压应力被飞跨辅助平衡电容Ca1和Ca2箝位。
参照图6，该发明应用于全桥LLC谐振变流器。其中DC为输入侧直流电压源；Q1至Q4为一次侧第一至第四MOSFET开关管；LR为一次侧谐振电感；CR为一次侧谐振电容；LM为功率变压器T的一次侧激磁电感。前半开关周期内，一次侧第一和第三MOSFET开关管Q1和Q3导通，一次侧能量通过变压器T的二次侧第一绕组ws1和第四绕组ws4向输出传递。第一整流管REC1承受全部的电流纹波。利用二次侧飞跨辅助平衡电容Ca2的交流旁路作用，二次侧第一绕组ws1中的电流纹波与第二绕组ws2中的电流纹波在输出侧得到抵消，第二整流管REC2的反向电压应力被飞跨辅助平衡电容Ca1和Ca2箝位；后半半开关周期内，一次侧第二和第四MOSFET开关管Q2和Q4导通，一次侧能量通过变压器T的二次侧第二绕组ws2和第三绕组ws3向输出传递。第二整流管REC2承受全部的电流纹波。利用二次侧飞跨辅助平衡电容Ca1的交流旁路作用，二次侧第二绕组ws2中的电流纹波与第一绕组ws1中的电流纹波在输出侧得到抵消，第一整流管REC1的反向电压应力被飞跨辅助平衡电容Ca1和Ca2箝位。
参照图7，该发明应用于半桥LLC谐振变流器。该发明应用于半桥LLC谐振变流器。其中DC为输入侧直流电压源；Q1和Q2为一次侧第一和第二MOSFET开关管；LR为一次侧谐振电感；CR为一次侧谐振电容；LM为功率变压器T的一次侧激磁电感。前半开关周期内，一次侧第一MOSFET开关管Q1导通，一次侧能量通过变压器T的二次侧第一绕组ws1和第四绕组ws4向输出传递。第一整流管REC1承受全部的电流纹波。利用二次侧飞跨辅助平衡电容Ca2的交流旁路作用，二次侧第一绕组ws1中的电流纹波与第二绕组ws2中的电流纹波在输出侧得到抵消，第二整流管REC2的反向电压应力被飞跨辅助平衡电容Ca1和Ca2箝位；后半半开关周期内，一次侧第二MOSFET开关管Q2导通，一次侧能量通过变压器T的二次侧第二绕组ws2和第三绕组ws3向输出传递。第二整流管REC2承受全部的电流纹波。利用二次侧飞跨辅助平衡电容Ca1的交流旁路作用，二次侧第二绕组ws2中的电流纹波与第一绕组ws1中的电流纹波在输出侧得到抵消，第一整流管REC1的反向电压应力被飞跨辅助平衡电容Ca1和Ca2箝位。
参照图8，在图4的基础上变压器T的二次侧四个绕组采用不对称结构，第一绕组ws1和第三绕组ws3的匝数相同，为Ns1；第二绕组ws2和第四绕组ws4的匝数相同，为Ns2，且Ns1不等于Ns2。
应该理解到的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路，包括一个带有四个二次侧绕组的功率变压器(T)，两个飞跨平衡电容(Ca1和Ca2)及两个整流二极管(D1和D2)；其特征在于：
所述的带有四个二次侧绕组的功率变压器(T)，一次侧绕组(wP)的同名端和二次侧第一绕组(ws1)及第四绕组(ws4)的同名端同向，与第二绕组(ws2)和第三绕组(ws3)的同名端反向；定义变压器绕组同名端标识端为正端，另一为负端，则二次侧第一绕组(ws1)的正端与第二绕组(ws2)的负端相连，并连接输出滤波电容(Cout)的阳极；二次侧第四绕组(ws4)的负端与第三绕组(ws3)的正端相连，并连接输出滤波电容(Cout)的阴极；二次侧第一绕组(ws1)的负端与第一整流二极管(D1)的阴极相连，第四绕组(ws4)的正端与第一整流二极管(D1)的阳极相连；二次侧第二绕组(ws2)的正端与第二整流二极管(D2)的阴极相连，第三绕组(ws3)的负端与第二整流二极管(D2)的阳极相连；
所述的两个飞跨平衡电容(Ca1和Ca2)，其中第一飞跨平衡电容(Ca1)的正极与二次侧第一绕组(ws1)的负端及第一整流二极管(D1)的阴极相连，第一飞跨平衡电容(Ca1)的负极与二次侧第三绕组(ws3)的负端及第二整流二极管(D2)的阳极相连；第二飞跨平衡电容(Ca2)的正极与二次侧第二绕组(ws2)的正端及第二整流二极管(D2)的阴极相连，第二飞跨平衡电容(Ca2)的负极与二次侧第四绕组(ws4)的正端及第一整流二极管(D1)的阳极相连。
2.根据权利要求1所述的对称整流电路，其特征在于，所述功率变压器(T)的二次侧绕组为对称结构，具有相同的匝比。
3.根据权利要求1所述的对称整流电路，其特征在于，所述整流二极管(D1和D2)是包括普通二极管，快恢复二极管，肖特基二极管以及N沟道或P沟道的MOSFET同步整流管的任何一种半导体整流管。
4.按照权利要求1所述的对称整流电路，其特征在于，所述变压器二次侧绕组可以采用不对称结构，第一绕组(ws1)和第三绕组(ws3)的匝数相同，为Ns1；第二绕组(ws2)和第四绕组(ws4)的匝数相同，为Ns2，且Ns1不等于Ns2。
CN200910096499XA 2009-03-12 2009-03-12 一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路 Expired - Fee Related CN101505104B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910096499XA CN101505104B (zh) 2009-03-12 2009-03-12 一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910096499XA CN101505104B (zh) 2009-03-12 2009-03-12 一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101505104A CN101505104A (zh) 2009-08-12
CN101505104B true CN101505104B (zh) 2011-03-30

Family

ID=40977227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910096499XA Expired - Fee Related CN101505104B (zh) 2009-03-12 2009-03-12 一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101505104B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101697456B (zh) * 2009-10-29 2012-06-06 浙江大学 以双功率变压器实现整流管电压箝位的整流电路
CN103259437B (zh) * 2012-02-15 2017-05-10 欧司朗股份有限公司 负载驱动器和用于减小负载驱动器的输出纹波电流的方法
CN104113213B (zh) * 2013-04-17 2017-12-12 比亚迪股份有限公司 一种用于电动汽车的dc‑dc变换装置
CN109889167B (zh) * 2019-03-01 2023-09-12 陈东平 一种直热型电子管交流点灯底噪控制方法及装置
CN110445227B (zh) * 2019-06-28 2023-02-07 天津大学 电动汽车车载单相充电系统中高、低频纹波电流抑制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101505104A (zh) 2009-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200287461A1 (en) Dc-dc converter
CN101635530B (zh) 一种单级正激式高频链逆变器
CN103944397A (zh) Boost型隔离DC/DC变换器及其控制方法
CN103595259B (zh) 双变压器串并联隔离软开关直流变换器及其控制方法
CN105024534B (zh) 具功率因数修正的转换器电路
CN105896986A (zh) 一种谐振变换器及其控制方法
CN108235509B (zh) 一种集成降压Cuk和LLC电路的单级LED驱动电路
CN105281576A (zh) 准谐振半桥转换器及其控制方法
CN101505104B (zh) 一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路
CN100438286C (zh) 双管双正激升压式单级功率因数校正电路
CN103887976A (zh) 电流源输入型谐振软开关dc/dc变换器
CN103595258A (zh) 一种升压型软开关谐振变换器及其定频控制方法
CN105450030A (zh) 双变压器变绕组隔离变换器及其控制方法
CN103595257B (zh) 一种隔离型软开关降压直流变换器及其控制方法
CN104638932A (zh) 一种多谐振变换器
CN108964473A (zh) 一种高效率高压电源变换电路
CN105144562B (zh) 开关电源装置
CN101917128B (zh) 以双功率变压器实现整流管电压箝位的整流电路
CN102201750B (zh) 一种电源系统
CN103618459A (zh) 变压器原边串联、副边输出并联正反激倍压整流变换器
CN101697456B (zh) 以双功率变压器实现整流管电压箝位的整流电路
CN103066837A (zh) 高增益倍压结构有源无损箝位变换器
CN104539177B (zh) 一种开关电源的同步整流驱动电路及同步整流方法
CN102684504A (zh) 三电平直流变换器
CN206442297U (zh) Boost谐振软开关变换器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110330

Termination date: 20150312

EXPY Termination of patent right or utility model