CN106385179A - 副边谐振式隔离电源变换装置 - Google Patents

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Abstract

副边谐振式隔离电源变换装置，包括，隔离电源，所述隔离电源的副边包括一谐振电路，所述谐振电路包括一谐振电感、一谐振电容、一整流开关，所述谐振电感、所述谐振电容串联和整流开关串联，所述谐振电感和所述谐振电容串联谐振，谐振电流谐振至零时，整流开关关断。本发明的技术方案副边整流开关在电流断续或连续时，均无反向恢复损耗。

Description

副边谐振式隔离电源变换装置
技术领域
本发明是有关隔离电源变换装置，且特别是有关于副边谐振的隔离电源变换装置。
背景技术
正激变换器、全桥变换器、半桥变换器等带隔离变压器的BUCK型直流隔离电源变换装置，其隔离变压器副边的输出二极管的电压应力与输出电压和导通占空比有关，当导通占空比一定时，副边输出二极管的电压应力仅与输出电压成正比，副边输出二极管存在关断反向恢复问题，产生电压尖刺和热应力，严重时将击穿损坏该二极管。
发明内容
本发明正是思及于此，提供一种副边谐振式隔离电源变换装置，通过谐振电路向输出端传递能量，在电流谐振至零时整流开关关断，避免了整流开关反向恢复损耗。
本发明的技术方案，副边谐振式隔离电源变换装置，包括，原边电路，隔离变压器，副边电路，所述原边电路接收输入电能，经所述隔离变压器传输至副边电路，其特征在于，所述副边电路包括一谐振电路，所述谐振电路包括一谐振电感、一谐振电容、一整流开关，所述谐振电感、所述谐振电容和整流开关串联，所述谐振电容的两端为输出端，所述谐振电感和所述谐振电容串联谐振，谐振电流谐振至零时，整流开关关断。
本发明一优选实施例中，所述整流开关为一二极管。
本发明一优选实施例中，所述副边电路还包括一滤波电路，并联在谐振电容的两端，所述滤波电路包括串联的第一滤波电感和第一滤波电容，所述第一滤波电容的两端为电能输出端。
本发明一优选实施例中，所述原边电路为一正激变换电路，包括原边开关，所述原边开关与所述隔离变压器的原边绕组并联，所述隔离变压器的原边绕组的同名端和副边绕组的同名端相同，所述原边开关闭合时，所述原边电路向副边电路传输电能，所述原边开关关断时，所述原边电路停止向副边电路传输电能。
本发明一优选实施例中，所述副边电路还包括一反激绕组、一续流二极管和第二输出滤波电容，所述反激绕组、所述续流二极管和第二输出滤波电容串联，所述反激绕组的同名端与原边绕组的同名端相反，原边开关闭合时，反激绕组存储电能，原边开关关断时，反激绕组通过所述续流二极管续流，输出电能。
本发明一优选实施例中，所述谐振电容和所述第二滤波电容串联，串联后作为后级电路的输出端。
有益效果，本发明的技术方案改进了传统反激变换器在变压器原边开关导通时不向副边传递能量的缺陷，提高了变压器的利用率，减小了励磁电流，从而可以减小变压器体积。
同时在变压器原边开关管导通向关断转换时，谐振电感和谐振电容的谐振电流谐振至零，整流二极管没有反向恢复的问题。
为让发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例框图。
图2为本发明第一具体实施例。
图3为本发明第二具体实施例。
图4为本发明第三具体实施例。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种副边谐振式隔离电能变换装置，解决了副边电路中开关器件反向恢复的问题，以下特举实施例做为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件/步骤，系代表相同或类似部件。
如图1所示，为本发明实施例框图，副边谐振式隔离电源变换装置，包括，原边电路11，隔离变压器T，副边电路12，所述原边电路11接收输入电能Vin，经所述隔离变压器T传输至副边电路12，所述副边电路12包括一谐振电路，所述谐振电路包括一谐振电感Lqr、一谐振电容Cqr、一整流开关Dqr，所述谐振电感Lqr、所述谐振电容Cqr和整流开关Dqr串联，所述谐振电容Cqr的两端Out为输出端，所述谐振电感Lqr和所述谐振电容Cqr串联谐振，谐振电流is1谐振至零时，整流开关Dqr关断，此时整流开关Dqr无反向恢复的问题。本实施例中整流开关Dqr优选的使用一二极管，但是本发明并不以此为限，任何具有开通和关断功能的开关均可作为整流开关Dqr。另外，变压器T的副边绕组Nqr也可以集成电感并参与副边电路12的谐振电路谐振，或者谐振电感Lqr都集成在变压器T的副边绕组Nqr中。
如图2所示，为本发明的一具体实施例，本实施例中，与图1不同的是，具体体现了原边电路21的实施方式，副边电路22的实施方式与图1所示相同，原边电路21包括一原边开关Q，所述原边开关Q与变压器T的原边绕组Np串联，并与变压器T的副边绕组Nqr构成一正激变换电路，串联后接受输入电压Vin输入。原边开关Q开通，变压器T向副边电路22传输电能，副边电路22包括谐振回路221，谐振回路221导通，谐振回路221中的谐振电感Lqr与谐振电容Cqr谐振，谐振电流is2至零，此时整流开关Dqr不能导通反向电流，谐振结束。副边回路22断开，谐振电感Lqr的电流is2和电压VLqr均变为0，谐振电容Cqr开始为后级电路放电，优选的的放电方式为，线性放电。原边电路21继续正向激磁，直至原边开关Q关断；副边谐振电容Cqr继续放电，直至下一个周期开关管Q开通。原边电路还包括一磁恢复电路，包括磁恢复绕组Nf和二极管Df，磁恢复绕组Nf和二极管Df串联，在原边开关Q关断器件为变压器T实现磁恢复。
如图3所示，本发明的另一具体实施例，与图2所示的实施例不同的是，本实施例中的副边电路32中还包括滤波电路322，原边电路31、变压器T和谐振回路321的连接方式和工作原理均与图2相同。所述滤波电路322包括串联的滤波电感Lo和滤波电容Co，所述滤波电路322并联在谐振电容Cqr的两端Out1，接收谐振电容Cqr的输出，并为其提供线性的放电方式。滤波电容Co的两端Out2为输出端。
如图4所示，本发明的另一具体实施例，本实施例中，副边电路42还包括一反激回路423，所述反激回路423包括一反激绕组Nf、一续流开关Df和一滤波电容Cf，所述反激绕组Nf、续流开关Df和滤波电容Cf串联，所述滤波电容Cf的两端为输出端，所述滤波电容Cf与谐振电容Cqr串联，但是本发明并不以此为限，所述滤波电容Cf也可与滤波电容Co串联，所述反激绕组Nf的同名端与原边绕组Np的同名端相反，原边开关Q闭合时，反激绕组Nf存储电能，原边开关Q关断时，反激绕组Nf通过所述续流开关Df续流。续流开关Df优选的为一二极管。反激回路423实现了对变压器T的磁复位。本实施例中，变压器T的绕组Nqf承受大部分功率，反激绕组Nf实现磁复位，例如绕组Nqf承受90％的输出功率，反激绕组Nf承受10％的输出功率。本实施例中电路的状态有以下：
(1)原边开关Q开通，谐振回路421导通，谐振电感Lqr与谐振电容Cqr谐振；原边绕组Np正向励磁，副边绕组Nqf传输电能，反激绕组Nf储能；
(2)谐振电流is2谐振至零时，此时整流开关Dqr关断，谐振电感Lqr的电流和电压均变为0，谐振结束，绕组Nqf停止传输电能，谐振电容Cqr放电，直至下一个周期原边开关Q开通。原边绕组Np继续正向励磁，反激绕组Nf储能，直至原边开关Q关断；
(3)原边开关Q关断，反激回路423导通，变压器T磁复位。
反激回路423实现了对变压器T的磁复位，克服了原技术原边开关的占空比受磁复位限制的难题。
本发明具有非常好的效果：改进了传统反激变换器在变压器原边开关管导通时不向副边传递能量的缺陷，提高了变压器的利用率，减小了励磁电流，从而可以减小变压器体积。且电路比半桥LLC电路和有源钳位正激电路所用有源元件少，增加的滤波电感体积较小，成本降低。另外谐振回路使得电路实现了高频化，变压器和滤波电感的体积减小，有利于高功率密度的实现。通过合理设计可在变压器原边开关管导通向关断转换时，谐振回路的谐振电流谐振至零，这样整流开关没有反向恢复的问题。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (6)

1.副边谐振式隔离电源变换装置，包括，原边电路，隔离变压器，副边电路，所述原边电路接收输入电能，经所述隔离变压器传输至副边电路，其特征在于，所述副边电路包括一谐振电路，所述谐振电路包括一谐振电感、一谐振电容、一整流开关，所述谐振电感、所述谐振电容和整流开关串联，所述谐振电容的两端为输出端，所述谐振电感和所述谐振电容串联谐振，谐振电流谐振至零时，整流开关关断。
2.如权利要求1所述副边谐振式隔离电源变换装置，其特征在于，所述整流开关为一二极管。
3.如权利要求1所述副边谐振式隔离电源变换装置，其特征在于，所述副边电路还包括一滤波电路，并联在谐振电容的两端，所述滤波电路包括串联的第一滤波电感和第一滤波电容，所述第一滤波电容的两端为电能输出端。
4.如权利要求1所述副边谐振式隔离电源变换装置，其特征在于，所述原边电路为一正激变换电路，包括原边开关，所述原边开关与所述隔离变压器的原边绕组并联，所述隔离变压器的原边绕组的同名端和副边绕组的同名端相同，所述原边开关闭合时，所述原边电路向副边电路传输电能，所述原边开关关断时，所述原边电路停止向副边电路传输电能。
5.如权利要求4所述副边谐振式隔离电源变换装置，其特征在于，所述副边电路还包括一反激绕组、一续流开关和第二滤波电容，所述反激绕组、所述续流开关和所述第二滤波电容串联，所述第二滤波电容的两端为输出端，所述反激绕组的同名端与原边绕组的同名端相反，原边开关闭合时，反激绕组存储电能，原边开关关断时，反激绕组通过所述续流开关续流。
6.如权利要求4所述副边谐振式隔离电源变换装置，其特征在于，所述第二滤波电容和所述谐振电容串联后为输出端。
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