CN1127796C - 一种双向直流－直流变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明的双向直流-直流变换器包括二个主开关，二个辅助开关以及变压器和第一、第二两个钳位电容，其中一个主开关与变压器的原边绕组及第一直流电源或有源负载串联成回路，另一个主开关与变压器的副边绕组及第二直流电源或有源负载串联成回路，一个辅助开关与第一钳位电容相串联电路跨接在变压器原边绕组的两端，另一个辅助开关与第二钳位电容相串联电路跨接在变压器副边绕组的两端，或者一个辅助开关与第一钳位电容相串联电路跨接在与原边绕组串联的主开关的两端，另一个辅助开关与第二钳位电容相串联电路跨接在与副边绕组串联的主开关的两端。本发明结构简单，成本低，可实现软开关工作，在低压大电流场合，降低通态损耗，工作效率较高。
Description
技术领域
本发明涉及双向直流-直流变换器。
背景技术
近年来，为了提高双向直流-直流变换器的效率，不少软开关技术相继被运用。一些变换器使用谐振技术，但往往因为变换器中存在较高的电压电流应力以及有些变换器需变频工作等因素，限制了它们的应用；还有一些变换器采用零电压转换或零电流转换技术，然而不足之处是往往变换器中的辅助开关器件没有工作在软开关状态；相移全桥式双向直流-直流变换器由于较适合于大功率场合，而在小功率场合则显得结构复杂，成本过高。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、能保证所有功率开关器件均实现软开关工作，损耗小，效率高的双向直流-直流变换器。
为达上述目的，本发明采取的技术方案是：应用对称结构有源钳位相移控制来实现能量在变换器内的双向传输。发明的双向直流-直流变换器包括二个主开关，二个辅助开关以及变压器和第一、第二两个钳位电容，其中一个主开关与变压器的原边绕组及第一直流电源或有源负载串联成回路，另一个主开关与变压器的副边绕组及第二直流电源或有源负载串联成回路，一个辅助开关与第一钳位电容相串联电路跨接在变压器原边绕组的两端，或者跨接在与原边绕组串联的主开关的两端，另一个辅助开关与第二钳位电容相串联电路跨接在变压器副边绕组的两端，或者跨接在与副边绕组串联的主开关的两端。
本发明的双向直流-直流变换器结构非常简单，成本低，变换器控制和开关管的驱动容易，该变换器可以实现软开关工作，在低压大电流场合，同步整流器工作方式降低了变换器的通态损耗，变换器工作效率较高。
附图说明
图1是本发明电路结构实例之一；
图2是本发明电路结构实例之二；
图3是本发明另一具体电路实例。
具体实施方式
参照图1，发明的双向直流-直流变换器包括二个主开关M1、M2，二个辅助开关M3、M4，变压器Tx和第一钳位电容Cc1、第二钳位电容Cc2，其中一个主开关M1与变压器Tx的原边绕组NP及第一直流电源或有源负载V1串联成回路，另一个主开关M2与变压器Tx的副边绕组NS和第二直流电源或有源负载V2串联成回路，此例中，辅助开关M3与第一钳位电容Cc1的串联电路跨接在变压器原边绕组的两端，辅助开关M4与第二钳位电容Cc2的串联电路跨接在变压器副边绕组的两端。或者也可如图2所示，将辅助开关M3与第一钳位电容Cc1的串联电路跨接在与原边绕组串联的主开关M1的两端，另一个辅助开关M4与第二钳位电容Cc2的串联电路跨接在与副边绕组串联的主开关M2的两端。
主开关和辅助开关可以是功率双极型晶体管或绝缘门极晶体管或其它可控的开关器件。
本发明的双向直流-直流变换器，其变压器的漏感是变换器能量传输的重要部件，为了增强漏感，也可在变压器的原边绕组和副边绕组分别串联一个电感，见图3所示，在变压器的原边绕组串有第一电感L1，副边绕组串有第二电感L2。这时，所说的变压器的原边绕组包括与其串联的第一电感L1，副连绕组包括与其串联的第二电感L2，辅助开关M3与第一钳位电容Cc1的串联电路接在原边绕组与第一电感L1串联电路的两端，辅助开关M4与第二钳位电容Cc2的串联电路跨接在副边绕组与第二电感L2串联电路的两端。
变换器工作中，四个开关管的开关频率相同，其中二个主开关的驱动控制保持相同的占空比。同一个回路中的主开关与辅助开关的驱动控制为互补方式，通过控制二个主开关驱动信号的相位关系来达到控制两个直流源或有源负载之间能量传输的大小和方向。
工作时，变压器同一侧的主开关管和辅助开关管在进行开关切换过程中，由于变压器漏感的存在，在其中一个开关管如M1关断后，漏感中的电流将给同侧的另一开关管M3的寄生电容放电，之后M3将在零电压情况下被开通。这样，变换器在双向工作中都可实现软开关工作。任一开关管被关断后，其两端电压均被钳位在一固定电压上，不会出现高的电压应力和振荡。
本发明适用于小功率场合的双向直流-直流变换场合，也可用于单向直流-直流变换场合。
Claims (2)
1.一种双向直流-直流变换器，其特征是它包括二个主开关(M1)、(M2)，二个辅助开关(M3)、(M4)以及变压器(Tx)和第一钳位电容(Cc1)、第二钳位电容(Cc2)，其中一个主开关(M1)与变压器(Tx)的原边绕组及第一直流电源或有源负载(V1)串联成回路，另一个主开关(M2)与变压器(Tx)的副边绕组及第二直流电源或有源负载(V2)串联成回路，一个辅助开关(M3)与第一钳位电容(Cc1)相串联电路跨接在变压器原边绕组的两端，另一个辅助开关(M4)与第二钳位电容(Cc2)相串联电路跨接在变压器副边绕组的两端，或者一个辅助开关(M3)与第一钳位电容(Cc1)相串联电路跨接在与原边绕组串联的主开关(M1)的两端，另一个辅助开关(M4)与第二钳位电容(Cc2)相串联电路跨接在与副边绕组串联的主开关(M2)的两端。
2.按权利要求1所述的一种双向直流-直流变换器，其特征是所说的变压器原边绕组包括与其相串联的第一电感(L1)，副边绕组包括与其相串联的第二电感(L2)，第一电感(L1)的一端接原边绕组，另一端与第一直流电源或有源负载(V1)相连，第二电感(L2)的一端接副边绕组，另一端与第二直流电源或有源负载(V2)相连。
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