CN109450261A - 一种多管反激变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多管反激变换器，包括输入电路、变压器和输出电路，输入电路连接在输入源和变压器的输入侧之间，输出电路与变压器的输出侧相连接，输入电路包括多个串联在输入源的正极和负极之间的双管反激模块、与双管反激模块一一对应的多个串联在输入源的正极和负极之间的电容；变压器的输入侧包括与双管反激模块一一对应的多个初级绕组。本发明可以在高电压条件下运行，能够大幅降低产品成本、提高产品效率，性价比高。
Description
技术领域
本发明属于电力电子、电源技术领域，具体涉及一种多管反激变换器。
背景技术
双管反激变换器相对普通的单管反激变换器，在其两个功率管关断时，由于变压器的折射电压与漏感电流被续流二极管反馈给电源的嵌位作用，而使功率管的电压应力和输入电压相等，从而降低开关管应力和提高了变换效率。
但随着现代光伏等新能源应用电压越来越高，其需要辅助电源能在高压下运行，此时，双管反激变换器每一个管子的承受电压为变换器的输入电压，但当变换器输入电压很高时，普通的高性价比MOSFET的耐压无法满足需求。而市场上的高压MOSFET多为碳化硅，其价格非常昂贵，不利于产品性价格比的提高，而高压IGBT 开关速度慢，不利于高频化，同样存在性价比低的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够在高电压下较好地运行且性价比高的多管反激变换器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种多管反激变换器，包括输入电路、变压器和输出电路，所述输入电路连接在输入源和所述变压器的输入侧之间，所述输出电路与所述变压器的输出侧相连接，所述输入电路包括多个串联在所述输入源的正极和负极之间的双管反激模块、与所述双管反激模块一一对应的多个串联在所述输入源的正极和负极之间的电容；所述变压器的输入侧包括与所述双管反激模块一一对应的多个初级绕组；
所述双管反激模块包括第一开关管、第二开关管、第一二极管和第二二极管，所述第一开关管的漏极形成所述双管反激模块的用于串联或用于连接所述输入源的第一连接端，所述第一开关管的源极经第一节点连接至对应的所述初级绕组的一端，所述初级绕组的另一端经第二节点连接至所述第二开关管的漏极，所述第二开关管的源极形成所述双管反激模块的用于串联或用于连接所述输入源的第二连接端，所述第一二极管的正极与所述第二节点相连接，所述第一二极管的负极与所述第一连接端相连接，所述第二二极管的正极与所述第二连接端相连接，所述第二二极管的负极与所述第一节点相连接，对应所述电容连接在所述第一连接端和所述第二连接端之间。
优选的，所述第一开关管的源极和漏极之间、所述第二开关管的源极和漏极之间均连接有并接二极管。
优选的，所述第一开关管、所述第二开关管均为MOSFET管。
优选的，各所述初级绕组的匝数相等。
优选的，所述输入电路包括两个串联的所述双管反激模块、两个串联的所述电容，所述变压器的输入侧包括两个所述初级绕组。
优选的，所述多管反激变换器具有开通储能状态和关断续流状态；在所述开通储能状态下，各个所述双管反激模块中的所述第一开关管和第二开关管均导通、所述第一二极管和所述第二二极管均截止；在所述关断续流状态下，各个所述双管反激模块中的所述第一开关管和第二开关管均关断、所述第一二极管和所述第二二极管均导通。
优选的，所述变压器的输出侧包括次级绕组，所述输出电路包括输出二极管和输出电容，所述输出二极管的正极与所述次级绕组的一端相连接，所述输出电容的两端连接在所述次级绕组的另一端和所述输出二极管的负极之间，所述输出电容的两端形成所述多管反激变换器的输出端。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的多管反激变换器可以在高电压条件下运行，能够大幅降低产品成本、提高产品效率，性价比高。
附图说明
附图1为本发明的多管反激变换器的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：一种多管反激变换器，包括输入电路、变压器和输出电路。输入电路连接在输入源和变压器的输入侧之间，输入源具有正极和负极，输出电路与变压器的输出侧相连接。
输入电路包括多个串联在输入源的正极和负极之间的双管反激模块、与双管反激模块一一对应的多个串联在输入源的正极和负极之间的电容。变压器的输入侧包括与双管反激模块一一对应的多个初级绕组，变压器的输出侧包括一个次级绕组。
每个双管反激模块均包括第一开关管、第二开关管、第一二极管和第二二极管。第一开关管的漏极形成双管反激模块的用于串联或用于连接输入源的第一连接端，第一开关管的源极经第一节点连接至对应的初级绕组的一端，初级绕组的另一端经第二节点连接至第二开关管的漏极，第二开关管的源极形成双管反激模块的用于串联或用于连接输入源的第二连接端，第一二极管的正极与第二节点相连接，第一二极管的负极与第一连接端相连接，第二二极管的正极与第二连接端相连接，第二二极管的负极与第一节点相连接，对应电容连接在第一连接端和第二连接端之间。
如附图1所示，本实施例的多管反激变换器包括两个双管反激模块、两个电容C1和C2，且变压器的输入侧包括两个初级绕组TX_N1和TX_N2。在第一个双管反激模块中，其包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一二极管D1、第二二极管D2，则第一开关管Q1的漏极形成该第一个双管反激模块用于连接输入源正极的第一连接端，第一开关管Q1的源极经第一节点M1连接至对应的初级绕组TX_N1的一端，初级绕组TX_N1的另一端经第二节点N1连接至第二开关管Q2的漏极，第二开关管Q2的源极形成该第一个双管反激模块的用于串联第二个双管反激模块的第二连接端，第一二极管D1的正极与第二节点N1相连接，第一二极管D1的负极与第一连接端相连接，第二二极管D2的正极与第二连接端相连接，第二二极管D2的负极与第一节点M1相连接，对应电容C1连接在第一连接端和第二连接端之间。在第二个双管反激模块中，其包括第一开关管Q3、第二开关管Q4、第一二极管D3、第二二极管D4，则第一开关管Q3的漏极形成该第二个双管反激模块用于串联第一个双管反激模块的第一连接端，其与第一个双管反激模块的第二连接端相连接，第一开关管Q3的源极经第一节点M2连接至对应的初级绕组TX_N2的一端，初级绕组TX_N2的另一端经第二节点N2连接至第二开关管Q4的漏极，第二开关管Q4的源极形成该第二个双管反激模块的用于连接输入源负极的第二连接端，第一二极管D3的正极与第二节点N2相连接，第一二极管D3的负极与第一连接端相连接，第二二极管D4的正极与第二连接端相连接，第二二极管D4的负极与第一节点M2相连接，对应电容C2连接在第一连接端和第二连接端之间。
以上方案中，第一开关管、第二开关管均为MOSFET管，第一开关管的源极和漏极之间、第二开关管的源极和漏极之间均连接有并接二极管，且各初级绕组的匝数相等。
输出电路包括输出二极管D5和输出电容C3，输出二极管D5的正极与次级绕组TX_N3的一端相连接，输出电容C3的两端连接在次级绕组TX_N3的另一端和输出二极管D5的负极之间，输出电容C3的两端形成该多管反激变换器的输出端。
上述多管反激变换器具有开通储能状态和关断续流状态。在开通储能状态下，各个双管反激模块中的第一开关管和第二开关管均导通、第一二极管和第二二极管均截止；在关断续流状态下，各个双管反激模块中的第一开关管和第二开关管均关断、第一二极管和第二二极管均导通。
结合附图1所示的电路，当状态为T1时刻，开关管Q1、Q2、Q3、Q4导通，二极管D1、D2、D3、D4截止，因变压器TX的初级绕组TX_N1、TX_N2与次级绕组TX_N3同名端相反，故二极管D5截至，电流从输入源的正极经过Q1 、TX_N1 、Q2、Q3、TX_N2、Q4 到输入源的负极，二极管D5截止，变压器等同一个电感，电流线性增加。因为TX_N1、TX_N2绕组匝数相等以及根据变压器原理，同一变压器内每一匝绕组的伏秒值相等，所以T1时刻初级绕组TX_N1、TX_N2电压为1/2输入电压，同时每个开关管Q1、Q2、Q3、Q4以及每个二极管D1、D2、D3、D4 承受的最大电压为1/2输入电压。
状态为T2时刻，开关管Q1、Q2、Q3、Q4关断，二极管D5导通，电流经过变压器次级绕组TX_N3、二极管D5对电容C3充电和对负载放电。此时变压器初级的单个绕组上的折射电压为次级总折射电压TX_N3对初级TX_N1加TX_N2的1/2。同时变压器漏感释放能量，变压器初级绕组TX_N1、TX_N2电压反向，电流经过D4、TX_N2、D3、D2、TX_N1、D1 把能量回馈到输入被电容C1 、C2嵌位，此时（变压器初级之间耦合系数为1时）漏感释放能量时每匝的伏秒值几乎相等，所以每个单独的初级绕组与开关管、二极管承受的最大电压为1/2输入电压。当变压器初级之间的耦合系数小于1时，导致两个初级绕组的TX_N1、TX_N2所携带的能量不一致时由C1、C2串联的中点对其电压进行嵌位。
综上，本发明把反激变换器中变压器的初级绕组分为两个绕组，分别用四个开关管和四个续流二极管与绕组组成两个双管反激模块，然后两个双管反激模块串联，串联的中间点与同样连接在输入源的两个串联电容的中间点相连接，使得变换器在开通储能和关断续流期间每个开关管的承受电压都为1/2的输入电压，有效的解决了高电压输入情况下用普通低压MOSFET进行设计时的问题，能够大大提高变换器效率和降低成本，特别适用于系统输入电压高于1200V 的光伏产品高频辅助电源提高效率和小型化。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种多管反激变换器，包括输入电路、变压器和输出电路，所述输入电路连接在输入源和所述变压器的输入侧之间，所述输出电路与所述变压器的输出侧相连接，其特征在于：所述输入电路包括多个串联在所述输入源的正极和负极之间的双管反激模块、与所述双管反激模块一一对应的多个串联在所述输入源的正极和负极之间的电容；所述变压器的输入侧包括与所述双管反激模块一一对应的多个初级绕组；
所述双管反激模块包括第一开关管、第二开关管、第一二极管和第二二极管，所述第一开关管的漏极形成所述双管反激模块的用于串联或用于连接所述输入源的第一连接端，所述第一开关管的源极经第一节点连接至对应的所述初级绕组的一端，所述初级绕组的另一端经第二节点连接至所述第二开关管的漏极，所述第二开关管的源极形成所述双管反激模块的用于串联或用于连接所述输入源的第二连接端，所述第一二极管的正极与所述第二节点相连接，所述第一二极管的负极与所述第一连接端相连接，所述第二二极管的正极与所述第二连接端相连接，所述第二二极管的负极与所述第一节点相连接，对应所述电容连接在所述第一连接端和所述第二连接端之间。
2.根据权利要求1所述的一种多管反激变换器，其特征在于：所述第一开关管的源极和漏极之间、所述第二开关管的源极和漏极之间均连接有并接二极管。
3.根据权利要求1所述的一种多管反激变换器，其特征在于：所述第一开关管、所述第二开关管均为MOSFET管。
4.根据权利要求1所述的一种多管反激变换器，其特征在于：各所述初级绕组的匝数相等。
5.根据权利要求1所述的一种多管反激变换器，其特征在于：所述输入电路包括两个串联的所述双管反激模块、两个串联的所述电容，所述变压器的输入侧包括两个所述初级绕组。
6.根据权利要求1所述的一种多管反激变换器，其特征在于：所述多管反激变换器具有开通储能状态和关断续流状态；在所述开通储能状态下，各个所述双管反激模块中的所述第一开关管和第二开关管均导通、所述第一二极管和所述第二二极管均截止；在所述关断续流状态下，各个所述双管反激模块中的所述第一开关管和第二开关管均关断、所述第一二极管和所述第二二极管均导通。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种多管反激变换器，其特征在于：所述变压器的输出侧包括次级绕组，所述输出电路包括输出二极管和输出电容，所述输出二极管的正极与所述次级绕组的一端相连接，所述输出电容的两端连接在所述次级绕组的另一端和所述输出二极管的负极之间，所述输出电容的两端形成所述多管反激变换器的输出端。
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