CN113098293A - 一种有源钳位变换器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电源变换器，特别涉及一种有源钳位变换器电路。该电路包括主功率电路模块、推挽电路模块、整流电路模块、有源钳位电路模块、变换器模块，有源钳位电路模块包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、开关管Q3、电感L3，二极管D1、二极管D2的负极分别连接到开关管Q3的漏极，二极管D1、二极管D2的正极均连接主功率电路模块、推挽电路模块、变换器模块的一边，开关管Q3的发射极分别连接二极管D3的负极、电感L3，二极管D3的正极接地，电感L3的另一端连接变换器模块的一边，变换器模块的另一边连接整流电路模块。本电路实现输入电流平划两个电感可增大电流转换能力，实现了电流均分有利器件的制作降低元器件的体积。

Description

一种有源钳位变换器电路
技术领域
本发明涉及电源变换器，特别涉及一种有源钳位变换器电路。
背景技术
随着电力电子领域迅猛的发展使得电源变换器应用的越来越广泛，特别是人们对高转换能力、高可靠性和小体积的电源变换器提出了更多的要求。传统推挽变换器的电流转换率比较低，在有大电流需求时就只能通过增加器件来提高，从而导致体积的增大。
发明内容
本发明提供一种有源钳位变换器电路，旨在实现一种倍流升压有源钳位DC-DC变换电路。
本发明提供一种有源钳位变换器电路，包括主功率电路模块、推挽电路模块、整流电路模块、有源钳位电路模块、变换器模块，所述有源钳位电路模块包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、开关管Q3、电感L3，所述二极管D1、二极管D2的负极分别连接到开关管Q3的集电极，所述二极管D1、二极管D2的正极均连接主功率电路模块、推挽电路模块、变换器模块的一边，所述开关管Q3的发射极分别连接二极管D3的负极、电感L3，所述二极管D3的正极接地，所述电感L3的另一端连接变换器模块的一边，所述变换器模块的另一边连接整流电路模块，所述开关管Q3的基极通入一个小于50％占空比的驱动脉冲。
作为本发明的进一步改进，所述有源钳位电路模块包括电容E2，所述电容E2的一端连接开关管Q3的集电极，所述电容E2的另一端接地。
作为本发明的进一步改进，所述主功率电路模块包括电感L1、电感L2，所述电感L1、电感L2的一端均连接电流输入端，所述电感L1的另一端连接二极管D2的正极，所述电感L2的另一端连接二极管D1的正极。
作为本发明的进一步改进，所述主功率电路模块包括电容E1，所述电容E1的一端连接电流输入端，其另一端接地。
作为本发明的进一步改进，所述推挽电路模块包括开关管Q1、开关管Q2，所述开关管Q1的集电极连接二极管D1的正极，所述开关管Q2的集电极连接二极管D2的正极，所述开关管Q1的发射极、开关管Q2的发射极分别接地。
作为本发明的进一步改进，所述变压器电路模块包括隔离变压器T1，所述隔离变压器T1初级绕组的同名端连接二极管D2的正极，所述隔离变压器T1初级绕组的异名端连接二极管D1的正极，所述隔离变压器T1初级绕组的抽头连接电感L3，所述隔离变压器T1次级绕组连接整流电路模块。
作为本发明的进一步改进，所述整流电路模块包括二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、电容E3，所述二极管D4的正极分别连接隔离变压器T1次级绕组的同名端、二极管D6的负极，所述二极管D4的负极分别连接二极管D5的负极、电容E3、电流输出端，所述二极管D6的正极分别连接二极管D7的正极、电容E3的另一端、零电势端，所述二极管D5的正极分别连接隔离变压器T1次级绕组的异名端、二极管D7的负极。
作为本发明的进一步改进，所述整流电路模块包括电阻RL，所述电阻RL与电容E3并联。
本发明的有益效果是：
(1)输入端有两个功率电感储能，可实现输入电流平划两个电感可增大电流转换能力，实现了电流均分有利器件的制作降低元器件的体积；
(2)功率管交替开通器件可增大电流应力，具有宽的占空比调节，占空比理论可达0-0.99，可实现输入电压宽范围；
(3)电路采用独立的尖峰电压吸收电路，大大降低了功率管的电压应力，从而使可选器件范围宽，成本低。
附图说明
图1是本发明一种有源钳位变换器电路的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种有源钳位变换器电路，包括主功率电路模块、推挽电路模块、整流电路模块、有源钳位电路模块、变换器模块，有源钳位电路模块包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、开关管Q3、电感L3、电容E2，二极管D1、二极管D2的负极分别连接到开关管Q3的集电极，二极管D1、二极管D2的正极均连接主功率电路模块、推挽电路模块、变换器模块的一边，开关管Q3的发射极分别连接二极管D3的负极、电感L3，二极管D3的正极接地，电感L3的另一端连接变换器模块的一边，变换器模块的另一边连接整流电路模块，电容E2的一端连接开关管Q3的集电极，电容E2的另一端接地，开关管Q3的基极通入一个小于50％占空比的驱动脉冲。
开关管Q3的控制极加一个略小于50％占空比的驱动脉冲，相当于开关管Q3按小于50％开关周期开通，根据开关降压原理，会有开关管Q3集电极电压略大于2倍的发射极电压，因此可以把电容E2上的电压钳位在略大于输入电压从而起到有源钳位效果。
其中，主功率电路模块包括电感L1、电感L2、电容E1，电感L1、电感L2的一端均连接电流输入端，电感L1的另一端连接二极管D2的正极，电感L2的另一端连接二极管D1的正极，电容E1的一端连接电流输入端，其另一端接地。电容E1是电源输入滤波电容，对外加输入及自身产生的纹波有平滑作用。
推挽电路模块包括开关管Q1、开关管Q2，开关管Q1的集电极连接二极管D1的正极，开关管Q2的集电极连接二极管D2的正极，开关管Q1的发射极、开关管Q2的发射极分别接地。
变压器电路模块包括隔离变压器T1，隔离变压器T1初级绕组的同名端连接二极管D2的正极，隔离变压器T1初级绕组的异名端连接二极管D1的正极，隔离变压器T1初级绕组的抽头连接电感L3，隔离变压器T1次级绕组连接整流电路模块。
整流电路模块包括二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、电容E3、电阻RL，二极管D4的正极分别连接隔离变压器T1次级绕组的同名端、二极管D6的负极，二极管D4的负极分别连接二极管D5的负极、电容E3、电流输出端，二极管D6的正极分别连接二极管D7的正极、电容E3的另一端、零电势端，二极管D5的正极分别连接隔离变压器T1次级绕组的异名端、二极管D7的负极，电阻RL与电容E3并联，电阻RL作为电源的负载。
本电路主功率的电感L1、电感L2经开关管Q1、开关管Q2推挽导通实现了电能的变换，由隔离变压器T1变换到副边，经二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、电容E3整流滤波后输出，辅助电路二极管D1、二极管D2、电容E2、开关管Q3及二极管D3组成有源钳位电路。开关管Q1、开关管Q2两管相互交错推挽占空比有时会大于50％，当占空比大于50％时两管的基极有共通。
有源钳位电路模块中的电容E2，当主开关管Q1、开关管Q2任一开关管关断，集电极电压上升到一定值时，快恢复二极管D1或二极管D2开通把开关管上的尖峰电压吸收到电容E2上，电容E2的容量较大根据电容充电原理，电容上的电压上升较少，等于是把尖峰电压平滑后一点能量存储在电容E2从而起到钳位开关电压的目的，储存的能量再由后面开关管Q3等组成放电电路平滑放电。
本电路的原理如下：
电路上电后，开关管Q3以小于50％的占空比(既开关管前电压>变压器平台电压，占空比越小钳位电压越高)开关工作，环路调节占空比使开关管Q1、开关管Q2推挽轮流导通电流经电感L1、电感L2升压加在变压器初级，以匝比的关系感应到次边由二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7整流和电容E3滤波后以直流输出，输出电压采样后进入环路进行稳压控制；电路实际正常工作中在开关管Q1、开关管Q2漏极上会产生很大的尖峰为此增加了二极管D1、二极管D2及电容E2电路，尖峰的能量吸收储存在电容E2，由开关管Q3、二极管D3开关器件经电感L3以电流的形式输送到输出。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种有源钳位变换器电路，其特征在于，包括主功率电路模块、推挽电路模块、整流电路模块、有源钳位电路模块、变换器模块，所述有源钳位电路模块包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、开关管Q3、电感L3，所述二极管D1、二极管D2的负极分别连接到开关管Q3的集电极，所述二极管D1、二极管D2的正极均连接主功率电路模块、推挽电路模块、变换器模块的一边，所述开关管Q3的发射极分别连接二极管D3的负极、电感L3，所述二极管D3的正极接地，所述电感L3的另一端连接变换器模块的一边，所述变换器模块的另一边连接整流电路模块，所述开关管Q3的基极通入一个小于50％占空比的驱动脉冲。
2.根据权利要求1所述的有源钳位变换器电路，其特征在于，所述有源钳位电路模块包括电容E2，所述电容E2的一端连接开关管Q3的集电极，所述电容E2的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的有源钳位变换器电路，其特征在于，所述主功率电路模块包括电感L1、电感L2，所述电感L1、电感L2的一端均连接电流输入端，所述电感L1的另一端连接二极管D2的正极，所述电感L2的另一端连接二极管D1的正极。
4.根据权利要求3所述的有源钳位变换器电路，其特征在于，所述主功率电路模块包括电容E1，所述电容E1的一端连接电流输入端，其另一端接地。
5.根据权利要求1所述的有源钳位变换器电路，其特征在于，所述推挽电路模块包括开关管Q1、开关管Q2，所述开关管Q1的集电极连接二极管D1的正极，所述开关管Q2的集电极连接二极管D2的正极，所述开关管Q1的发射极、开关管Q2的发射极分别接地。
6.根据权利要求1所述的有源钳位变换器电路，其特征在于，所述变压器电路模块包括隔离变压器T1，所述隔离变压器T1初级绕组的同名端连接二极管D2的正极，所述隔离变压器T1初级绕组的异名端连接二极管D1的正极，所述隔离变压器T1初级绕组的抽头连接电感L3，所述隔离变压器T1次级绕组连接整流电路模块。
7.根据权利要求6所述的有源钳位变换器电路，其特征在于，所述整流电路模块包括二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、电容E3，所述二极管D4的正极分别连接隔离变压器T1次级绕组的同名端、二极管D6的负极，所述二极管D4的负极分别连接二极管D5的负极、电容E3、电流输出端，所述二极管D6的正极分别连接二极管D7的正极、电容E3的另一端、零电势端，所述二极管D5的正极分别连接隔离变压器T1次级绕组的异名端、二极管D7的负极。
8.根据权利要求7所述的有源钳位变换器电路，其特征在于，所述整流电路模块包括电阻RL，所述电阻RL与电容E3并联。
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