CN102412715A

CN102412715A - 一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路

Info

Publication number: CN102412715A
Application number: CN2011104022650A
Authority: CN
Inventors: 郭卫农; 汪维玉
Original assignee: HANGZHOU ZHONGHENG ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU ZHONGHENG ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: CN102412715B

Abstract

一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，包括由第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管与变压器的副边组成的全桥整流电路、第五二极管、第六二极管和第二电容，所述第六二极管和第二电容连接组成一箝位电路，所述箝位电路的一端与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三二极管的阴极连接，其另一端与第二二极管、第四二极管的阳极连接；所述第五二极管的一端与变压器副边的中间绕组连接，其另一端连接在第六二极管和第二电容的相连端上。本发明的有益效果：很好的抑制了输出整流二极管的反向恢复电压尖峰，使得器件工作更可靠稳定，提高了变换器效率，减小了电磁辐射。

Description

一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路

技术领域

本发明涉及隔离DC/DC变换器的全桥整流电路，适用于大功率隔离型DC/DC变换设备，尤其涉及一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路。

背景技术

开关型电源变换器的输出整流二极管工作在硬开关状态，在换流时变压器的副边存在寄生振荡，下边将论述其产生原因及现有的抑制措施。

整流桥的寄生振荡产生与变压器的漏感或附加的谐振电感与变压器的绕组电容和整流管的结电容之间。

当副边电压为零时，在全桥整流器中四只二极管全部导通，输出滤波电感电流处于自然续流状态。当副边电压变化为高电压Ui/n (n为变压器的匝比)时，整流桥中有两只二极管要关断，有两只二极管继续导通。这时变压器漏感或附加的谐振电感就开始和关断的二极管的电容谐振，即使采用快恢复二极管，二极管仍然要承受至少两倍的尖峰电压。

副边漏感上电流是负载电流和将关断的二极管的反向恢复电流之和，此电流和输出整流二极管结电容谐振的结果，在关断的整流二极管上产生较高的尖峰电压。

关于如何抑制输出整流二极管反向尖峰电压，在现有的技术中有两种：电阻电容缓冲吸收，即RC缓冲电路；电阻电容二极管缓冲吸收，即RCD缓冲电路。RC缓冲电路如图1所示，Ui为双极性电压源，图中D1、D2、D3、D4为输出整流二极管图中R1、C1、R2、C2、R3、C3、R4、C4为相应整流二极管上并联的RC缓冲电路。当双极性电压源Ui输出电压为高时，整流二极管D1、D2、D3、D4中有两只二极管将关断，另外两只继续导通，将关断的整流二极管上并联的由电阻和电容串联的支路起到吸收作用。而当二极管再次导通时，此支路上的电容电荷将被放掉，所有能量消耗在支路电阻上。这种吸收网络是有损耗的，相当于把整流二极管的关断损耗转移到了缓冲网络上，不利于提高变换器的效率。

RCD缓冲电路如图2所示，是一种改进的吸收电路，它与前面的RC吸收电路区别在于，吸收电路由箝位二极管Ds、箝位电容Cs和回馈电阻Rs组成，Cs的容量较大，当双极性电压源Ui输出电压为零，箝位电容Cs两端电压等于输出电压,当双极性电压源Ui变为高（或者低）时，电路中的等效电感与整流管的结电容开始谐振，此时箝位二极管Ds导通，箝位电容Cs参与谐振。由于Cs的容量较大，可以将输出整流二极管上的电压箝位在一个适当的电压值，当电压源Ui电压再次变为零时，箝位二极管Ds关断，箝位电容Cs通过回馈电阻Rs将谐振过程中增加的能量一部分回馈到输出负载RL上，一部分消耗在回馈电阻Rs上。箝位电容Cs放电结束，其两端电压下降到输出电压，一个工作周期结束。

可见，RCD缓冲电路可以将输出整流二极管上的电压箝位在一个适当的电压值，抑制了高频电压振荡。但缺点非常明显，能量依然消耗在回馈电阻Rs上，不利于提高效率。以上的吸收方法已经记载在作者为阮新波、严仰光的《脉宽调制DC/DC全桥变换器开关技术》一书中。

由上面的分析可知，现有的技术虽然对输出整流二极管承受的电压尖峰有一定的抑制作用，但是吸收电路是有损耗的，不利于提高变换器效率。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高变换器的效率、减小电磁辐射的抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，包括由第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管与变压器的副边组成的全桥整流电路、第五二极管、第六二极管和第二电容，其特征在于：所述第六二极管和第二电容连接组成一箝位电路，所述箝位电路的一端与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三二极管的阴极连接，其另一端与第二二极管、第四二极管的阳极连接；所述第五二极管的一端与变压器副边的中间绕组连接，其另一端连接在第六二极管和第二电容的相连端上。

进一步，所述箝位电路是由第六二极管的阳极与第二电容的一端连接组成，所述第六二极管的阴极与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三二极管的阴极连接，所述第二电容的另一端与第二二极管、第四二极管的阳极连接；所述第五二极管的阳极与变压器副边的中间绕组连接，其阴极连接在第六二极管和第二电容的相连端上。

或者，所述箝位电路是由第六二极管的阴极与第二电容的一端连接组成，所述第二电容的另一端与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三二极管的阴极连接，所述第六二极管的阳极与第二二极管、第四二极管的阳极连接；所述第五二极管的阴极与变压器副边的中间绕组连接，其阳极连接在第六二极管和第二电容的相连端上。

进一步，所述第五二极管与第六二极管和第二电容的相连端之间连接有第一电感。

进一步，所述箝位电路与第一二极管、第三二极管的阴极之间连接有第二电感。

本发明的技术构思为：在全桥整流的基础上，构造一个在输出整流二极管换流的过程中为输出滤波电感提供一个不经整流电路的续流通路。

本发明的有益效果：很好的抑制了输出整流二极管的反向恢复电压尖峰，使得器件工作更可靠稳定，提高了变换器效率，减小了电磁辐射。

附图说明

图1是RC缓冲电路图。

图2是RCD缓冲电路图。

图3是本发明的第一种实施例的电路图。

图4是本发明的第二种实施例的电路图。

图5是本发明的第三种实施例的电路图。

图6是本发明的第四种实施例的电路图。

图7是本发明的第五种实施例的电路图。

图8 是本发明的第六种实施例的电路图。

图9 是本发明的第三种实施例的初始工作模式示意图。

图10 是本发明的第三种实施例的电压源Ui电压为高时的工作模式示意图。

图11 是本发明的第三种实施例的电压源Ui电压由高变为零时的工作模式示意图。

图12是本发明的第三种实施例的电压源Ui电压为低时的工作模式示意图。

图13是本发明的第三种实施例的电压源Ui电压由低变为零时的工作模式示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。

实施例一

参见图3，一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，包括由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4与变压器T的副边组成的全桥整流电路、第五二极管D5、第六二极管D6和第二电容C2，所述第六二极管D6和第二电容C2连接组成一箝位电路，所述箝位电路的一端与输出滤波电感Lf的一端以及第一二极管D1、第三二极管D3的阴极连接，其另一端与第二二极管D2、第四二极管D4的阳极连接；所述第五二极管D5的一端与变压器T副边的中间绕组连接，其另一端连接在第六二极管D6和第二电容C2的相连端上。

所述箝位电路是由第六二极管D6的阳极与第二电容C2的一端连接组成，所述第六二极管D6的阴极与输出滤波电感Lf的一端以及第一二极管D1、第三二极管D3的阴极连接，所述第二电容C2的另一端与第二二极管D2、第四二极管D4的阳极连接；所述第五二极管D5的阳极与变压器T副边的中间绕组连接，其阴极连接在第六二极管D6和第二电容C2的相连端上。

本发明在换流的过程中通过箝位电路的第二电容C2、第六二极管D6为输出滤波电感Lf提供一个不经整流电路的续流通路，从而抑制了二极管的关断尖峰。具体的工作模式见实施例三。

实施例二

参见图4，本实施例与实施例一的不同之处在于所述第五二极管D5与第六二极管D6和第二电容C2的相连端之间连接有第一电感L1。其余结构和功能与实施例一相同。

实施例三

参见图5，本实施例与实施例二的不同之处在于所述箝位电路的第六二极管D6的阴极与第一二极管D1、第三二极管D3的阴极之间连接有第二电感L2。其余结构和功能与实施例二相同。

图9-13为图5 的工作模式图，其中粗体黑线为相应模式下电流的实际所走路径，细线为在该模式下不参与工作。

初始状态，参考图9，电压源Ui电压为零时，输出滤波电感电流经负载通过箝位电路的第六二极管D6续流。

参照图10，当电压源Ui电压为高时，Uin通过变压器一路由第一二极管D1、第二二极管D2向负载提供能量，另一路通过第五二极管D5、第一电感L1对箝位电路的第二二极管C2充电，由于箝位电路的第六二极管D6此时的阳极电压比阴极电压低，故箝位电路的第六二极管D6此时处于截止状态。

参照图11，当电压源Ui电压再次为零时，第一二极管D1、第二二极管D2关断，由于此时箝位电路的第六二极管D6导通，第一二极管D1、第二二极管D2被箝位，输出滤波电感电流不会经过第一二极管D1、第二二极管D2的结电容而是经箝位电路的第二二极管C2通过箝位电路的第六二极管D6续流,从而抑制了二极管的关断尖峰。

参照图12，当电压源Ui电压为低时， Uin通过变压器一路由第三二极管D3、第四二极管D4向负载提供能量，另一路通过第五二极管D5、第一电感L1对箝位电路的第二二极管C2充电，由于箝位电路的第六二极管D6此时的阳极电压比阴极电压低，故箝位电路的第六二极管D6此时处于截止状态。

参照图13，当电压源Ui电压再次为零时，第三二极管D3、第四二极管D4关断，由于此时箝位电路的第六二极管D6导通，第三二极管D3、第四二极管D4被箝位，输出滤波电感电流不会经过第三二极管D3、第四二极管D4的结电容而是经箝位电路的第二二极管C2通过箝位电路的第六二极管D6续流,从而抑制了二极管的关断尖峰。

实施例四

参见图6，本实施例与实施例一的不同之处在于所述箝位电路是由第六二极管D6的阴极与第二电容C2的一端连接组成，所述第二电容C2的另一端与输出滤波电感Lf的一端以及第一二极管D1、第三二极管D3的阴极连接，所述第六二极管D6的阳极与第二二极管D2、第四二极管D4的阳极连接；所述第五二极管D5的阴极与变压器T副边的中间绕组连接，其阳极连接在第六二极管D6和第二电容C2的相连端上。其余结构和功能与实施例一相同。

实施例五

参见图7，本实施例与实施例四的不同之处在于所述第五二极管D5与第六二极管D6和第二电容C2的相连端之间连接有第一电感L1。其余结构和功能与实施例四相同。

实施例六

参见图8，本实施例与实施例五的不同之处在于所述箝位电路的第二电容C2的另一端与第一二极管D1、第三二极管D3的阴极之间连接有第二电感L2。其余结构和功能与实施例五相同。

Claims

1. 一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，包括由第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管与变压器的副边组成的全桥整流电路、第五二极管、第六二极管和第二电容，其特征在于：所述第六二极管和第二电容连接组成一箝位电路，所述箝位电路的一端与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三二极管的阴极连接，其另一端与第二二极管、第四二极管的阳极连接；所述第五二极管的一端与变压器副边的中间绕组连接，其另一端连接在第六二极管和第二电容的相连端上。

2. 根据权利要求1所述的一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，其特征在于：所述箝位电路是由第六二极管的阳极与第二电容的一端连接组成，所述第六二极管的阴极与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三二极管的阴极连接，所述第二电容的另一端与第二二极管、第四二极管的阳极连接；所述第五二极管的阳极与变压器副边的中间绕组连接，其阴极连接在第六二极管和第二电容的相连端上。

3. 根据权利要求1所述的一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，其特征在于：所述箝位电路是由第六二极管的阴极与第二电容的一端连接组成，所述第二电容的另一端与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三二极管的阴极连接，所述第六二极管的阳极与第二二极管、第四二极管的阳极连接；所述第五二极管的阴极与变压器副边的中间绕组连接，其阳极连接在第六二极管和第二电容的相连端上。

4. 根据权利要求2或3所述的一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，其特征在于：所述第五二极管与第六二极管和第二电容的相连端之间连接有第一电感。

5. 根据权利要求4所述的一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，其特征在于：所述箝位电路与第一二极管、第三二极管的阴极之间连接有第二电感。