CN102075092A - 反激变换器漏感吸收及软开关控制 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反激变换器漏感吸收电路及其控制方法，它利用存能电容在功率器件关断瞬间吸收漏感能量并通过谐振电感及辅助开关器件控制，将漏感能量回馈到输入电源，同时实现全部开关器件的软开关动作，它能够实现漏感的吸收及开关器件的软开关动作，有效提高系统效率，而且不受占空比大小的影响，特别适用于如AC模块中的微型逆变器等场合。

Description

反激变换器漏感吸收及软开关控制

技术领域：

本发明涉及一种电能变换装置中的反激变换器，尤其涉及一种反激变换器漏感吸收及软开关控制。

背景技术：

小型化是目前电能变换装置产品追求的目标，提高开关频率可以减小电感、电容等元件的体积，但是开关频率的提高随之带来开关损耗的增加，因此，旨在降低开关损耗的软开关技术应运而生。反激变换器具有电路简单、可靠性高等优点，在小功率电源，小功率逆变器等场合普遍使用，尤其适合作为一种典型的电路应用于光伏并网系统AC模块，其中AC模块概念是最近几年被提出来，这种AC模块系统中，每组光伏组件装配一个功率大概200W的微型逆变器形成一个AC模块，这些AC模块的输出并联后并入电网，每个微型逆变器具有升压、最大功率点跟踪和逆变等功能，相比于传统集中式并网逆变器，AC模块可以避免由于光伏组件不匹配、光照强度不同或附近建筑物、树木等障碍物的遮挡而导致的系统输出功率明显下降的问题。

反激变换器的软开关技术大体可分为谐振技术和有源箝位技术两类，其中图2所示的准谐振技术利用寄生器件使得变换器中电流或者电压按准正弦规律变化，实现开关器件的零电压或零电流开关，具有电路结构简单、无需增加额外器件等优点，但是准谐振技术仅是实现了功率器件的软开关，对影响反激变换器效率的漏感并没有进行吸收利用，另一方面在轻载的情况下，准谐振控制会大幅增加系统工作频率，引起更大的开关损耗，从而抵消软开关技术减少的损耗，因此准谐振技术在轻载时并不理想。如图3所示的有源箝位技术同时实现漏感的吸收及软开关动作，有源箝位技术通过控制辅助开关管的关断时间，在反并联二极管续流期间开通功率器件从而实现零电压开通，因此为了确保软开关动作，必须在C1、Lk谐振电流的负半周开通功率器件，这势必限制了占空比的变化范围，有源箝位技术较适合如开关电源等占空比变化不是很大的场合，像AC模块中的反激变压器占空比按正弦波调制，有源箝位技术无法在整个区间实现软开关动作。

本发明的反激变换器漏感吸收及软开关控制，可以有效实现漏感的吸收及全部开关器件的软开关动作，而且不受占空比大小的影响，适用于开关电源，小功率逆变器等场合、特别适用于AC模块中的微型逆变器。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种反激变换器漏感吸收及软开关控制，它利用存能电容在功率器件关断瞬间吸收漏感能量并通过谐振电感及辅助开关器件控制，将漏感能量回馈到输入电源，同时实现全部开关器件的软开关动作，它有效实现了漏感的吸收及开关器件的软开关动作，而且不受占空比大小的影响。

根据上诉的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种反激变换器漏感吸收电路，由反激变换器和漏感吸收电路构成，所述的反激变换器包括反激变压器T₁、开关管S₁、二极管D₃和滤波电容C₂，反激变压器T₁原边同名端连接到输入电源正端，原边非同名端连接到开关管S₁漏极，开关管S₁源极连接到电源负端，反激变压器T₁副边非同名端连接到二极管D₃阳极，副边同名端连接到滤波电容C₂的一端，二极管D₃阴极连接到滤波电容C₂的另一端；所述的漏感吸收电路中电容C₁的一端连接到反激变压器T₁原边非同名端和开关管S₁漏极，另一端连接到二极管D₁的阴极和二极管D₂的阳极，二极管D₁的阳极连接到电感L₁的一端，二极管D₂的阴极连接到开关管S₂的漏极，电感L₁的另一端和开关管S₂的源极连接到开关管S₁的源极和输入电源的负端。

上述的反激变换器漏感吸收软开关控制方法，开关管S₁的驱动信号由开关管控制单元产生，所述的开关管控制单元由硬件电路或单片机构成，开关管S₁的开关频率在10kHz～100kHz之间，反激变换器工作在电流断续模式或电流连续模式。

上述的反激变换器漏感吸收软开关控制方法，开关管S₂的驱动信号由开关管控制单元产生，所述的开关管控制单元在检测到开关管S₁的开通信号后延迟t_on时间后开通开关管S₂，开关管控制单元在检测到开关管S₁的关断信号后延迟t_off时间后关断开关管S₂。

上述的反激变换器漏感吸收软开关方法，延迟时间t_on为1us～10us，同时保证开关管S₂的开通时刻超前开关管S₁的关断时刻，延迟时间t_off小于四分之一电感L₁和电容C₁的谐振时间，即

附图说明

图1是本发明的反激变换器漏感吸收电路。

图2是准谐振反激变换器电路。

图3是有源钳位反激变换器电路。

图4是反激变换器控制方法示意图。

具体实施方法

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

本反激变换器漏感吸收电路，由反激变换器和漏感吸收电路构成，所述的反激变换器包括反激变压器T₁、开关管S₁、二极管D₃和滤波电容C₂，反激变压器T₁原边同名端连接到输入电源正端，原边非同名端连接到开关管S₁漏极，开关管S₁源极连接到电源负端，反激变压器T₁副边非同名端连接到二极管D₃阳极，副边同名端连接到滤波电容C₂的一端，二极管D₃阴极连接到滤波电容C₂的另一端；其特征在于漏感吸收电路中电容C₁的一端连接到反激变压器T₁原边非同名端和开关管S₁漏极，另一端连接到二极管D₁的阴极和二极管D₂的阳极，二极管D₁的阳极连接到电感L₁的一端，二极管D₂的阴极连接到开关管S₂的漏极，电感L₁的另一端和开关管S₂的源极连接到开关管S₁的源极和输入电源的负端。

上述的反激变换器漏感吸收软开关控制方法，其特征在于开关管S₁的驱动信号由开关管控制单元产生，所述的开关管控制单元由硬件电路或单片机构成，开关管S₁的开关频率在10kHz～100kHz之间，反激变换器工作在电流断续模式或电流连续模式。

上述的反激变换器漏感吸收软开关控制方法，其特征在于开关管S₂的驱动信号由开关管控制单元产生，所述的开关管控制单元在检测到开关管S₁的开通信号后延迟t_on时间后开通开关管S₂，开关管控制单元在检测到开关管S₁的关断信号后延迟t_off时间后关断开关管S₂。

上述的反激变换器漏感吸收软开关控制方法，其特征在于延迟时间t_on为1us～10us，同时保证开关管S₂的开通时刻超前开关管S₁的关断时刻，延迟时间t_off小于四分之一电感L₁和电容C₁的谐振时间，即

应当理解的是，对本发明所在领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其构思进行相应的等同改变或替换，而所有这些改变或替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

本反激变换器漏感吸收软开关控制方法的原理简述如下：

图4所示为反激变换器控制方法示意图，图中i_p为变压器原边电流，S₁为功率器件开关管信号，i_n为变压器副边电流，S₂为辅助开关管开关信号，u_C1为电容C₁两端电压，i_C1为流过电容C₁的电流，AC模块中的微型逆变器为了实现电流型并网，一般工作在电流断续模式，因此功率器件S₁零电流开通，开关管S₂在S₁开通区间开通，此时S₂两端电压为0，实现S₂零电压开通；S₁关断时，由于并联电容C₁的存在，S₁两端电压缓慢上升，实现了S₁零电压关断，S₁关断瞬间存储在变压器漏感中的能量通过S₂迅速转移到电容C₁中，电容电压u_C1快速上升，直到全部能量转移到电容中，此时电容电压大于输入电源电压，L₁和C₁开始谐振，电容C₁中能量开始反馈回输入电源，在谐振周期四分之一内关断开关S₂，此时没有电流流过S₂，因此实现了S₂零电流关断；如果S₂的关断时间超过四分之一谐振周期，此时电感L₁上电压为上正下负，电感电流通过S₂环流，此时无法实现S₂的零电流关断。

Claims (4)

1.一种反激变换器漏感吸收电路，由反激变换器和漏感吸收电路构成，所述的反激变换器包括反激变压器T₁、开关管S₁、二极管D₃和滤波电容C₂，反激变压器T₁原边同名端连接到输入电源正端，原边非同名端连接到开关管S₁漏极，开关管S₁源极连接到电源负端，反激变压器T₁副边非同名端连接到二极管D₃阳极，副边同名端连接到滤波电容C₂的一端，二极管D₃阴极连接到滤波电容C₂的另一端；其特征在于漏感吸收电路中电容C₁的一端连接到反激变压器T₁原边非同名端和开关管S₁漏极，另一端连接到二极管D₁的阴极和二极管D₂的阳极，二极管D₁的阳极连接到电感L₁的一端，二极管D₂的阴极连接到开关管S₂的漏极，电感L₁的另一端和开关管S₂的源极连接到开关管S₁的源极和输入电源的负端。

2.根据权利1所述的反激变换器漏感吸收软开关控制方法，其特征在于开关管S₁的驱动信号由开关管控制单元产生，所述的开关管控制单元由硬件电路或单片机构成，开关管S₁的开关频率在10kHz～100kHz之间，反激变换器工作在电流断续模式或电流连续模式。

3.根据权利1所述的反激变换器漏感吸收软开关控制方法，其特征在于开关管S₂的驱动信号由开关管控制单元产生，所述的开关管控制单元在检测到开关管S₁的开通信号后延迟t_on时间后开通开关管S₂，开关管控制单元在检测到开关管S₁的关断信号后延迟t_off时间后关断开关管S₂。

4.根据权利3所述的反激变换器软开关控制方法，其特征在于延迟时间t_on为1us～10us，同时保证开关管S₂的开通时刻超前开关管S₁的关断时刻，延迟时间t_off小于四分之一电感L₁和电容C₁的谐振时间，即

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