CN115333379A - 一种应用于电力产品的串联双反激转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子技术领域，公开了一种应用于电力产品的串联双反激转换器，包括第一主电路单元与第二主电路单元；第一主电路单元，包括第一供电电源、第一电容、变压器第一主边绕组、第一防反二极管、第一功率开关管；第二主电路单元，包括第二供电电源、第二电容、变压器第二主边绕组、第二防反二极管、第二功率开关管。通过高电压电源优先供电，可以对供电电源起到均压效果，同时，相比常规的单管反激变换器中的MOS管耐压要求，本发明中对MOS管的耐压要求大幅降低，解决了功率开关MOS管电压应力较大的问题，适用于大功率和高压应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种应用于电力产品的串联双反激转换器。
背景技术
如图1所示为一种常规的单管反激变换器，其由一个输入电容、一个变压器、一个功率开关MOS管、一个输出电容、一个副边整流二极管组成，由于其结构简单、输入输出电气隔离、电压升降范围宽及易于实现多路输出等优点，而被广泛应用于中小功率场合。
但在单管反激变换器中，其变压器起着电感和变压的双重作用，由于变压器磁芯处于直流偏磁状态，为防止磁芯饱和，需要加大气隙，因此变压器漏感较大。当功率开关MOS管关断时，漏感储能会引起很高的关断电压尖峰，导致功率开关MOS管的电压应力较大，甚至损坏功率管，因此单管反激变换器很难满足大功率和高压场景的应用需求。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种应用于电力产品的串联双反激转换器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种应用于电力产品的串联双反激转换器，包括第一主电路单元与第二主电路单元；
第一主电路单元，包括第一供电电源、第一电容、变压器第一主边绕组、第一防反二极管、第一功率开关管；
第二主电路单元，包括第二供电电源、第二电容、变压器第二主边绕组、第二防反二极管、第二功率开关管；
其连接关系为：第一供电电源连接变压器第一主边绕组的一端与第一电容的一端，变压器第一主边绕组的另一端连接第一防反二极管的阳极，第一防反二极管的阴极连接第一功率开关管的漏极，第一功率开关管的栅极连接控制及驱动电路的第一驱动信号发生端，第一功率开关管的源极连接变压器第二主边绕组的一端并接地，变压器第二主边绕组的另一端连接第二防反二极管的阳极，第二防反二极管的阴极连接第二功率开关管的漏极，第二功率开关管的栅极连接控制及驱动电路的第二驱动信号发生端，第二功率开关管的源极连接第二供电电源与第二电容的一端，第二电容的另一端连接第一电容的另一端并接地。
优选地，所述转换器还包括副电路单元，副电路单元包括输出电容、变压器副边绕组、第一副边整流二极管；
其连接关系为：变压器副边绕组的一端连接第一副边整流二极管的阳极，第一副边整流二极管的阴极连接电压输出端与输出电容的一端，输出电容的另一端连接变压器副边绕组的另一端与等电位点。
优选地，所述第一供电电源和所述第二供电电源相互独立，电源电压可以相等也可以不相等。
优选地，所述变压器第一主边绕组和变压器第二主边绕组匝数相同。
优选地，所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的各项参数相同。
优选地，所述第一驱动信号发生端与第二驱动信号发生端产生相同的驱动信号。
优选地，变压器第一主边绕组-第一防反二极管-第一功率开关管-第一电容构成第一电流检测回路；第二电容-变压器第二主边绕组-第二防反二极管-第二功率开关管构成第二电流检测回路；
控制电路基于第一电流检测回路信号和第二检测回路信号相加后所得信号来控制信号占空比。
优选地，第一电流检测回路和第二检测回路中的电流采样点可为回路中的任意位置。
本发明的有益技术效果：通过高电压电源优先供电，可以对供电电源起到均压效果，同时，相比常规的单管反激变换器中的MOS管耐压要求，本发明中对MOS管的耐压要求大幅降低，解决了功率开关MOS管电压应力较大的问题，适用于大功率和高压应用场景。
附图说明
图1为现有技术中常规单管反激变换器的电路示意图。
图2为本发明中串联双反激转换器的电路示意图。
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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例：
如图2所示，一种应用于电力产品的串联双反激转换器，包括第一主电路单元、第二主电路单元、副电路单元。
第一主电路单元，包括第一供电电源V1、第一电容C1、变压器第一主边绕组NP1、第一防反二极管D1、第一功率开关管Q1；
第二主电路单元，包括第二供电电源V2、第二电容C2、变压器第二主边绕组NP2、第二防反二极管D2、第二功率开关管Q2。
第一供电电源V1为正，第二供电电源V2为负，二者相互独立，电源电压可以相等也可以不相等。
第一电容C1和第二电容C2起均压作用。
变压器第一主边绕组NP1和变压器第二主边绕组NP2匝数相同。
第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2为两个各项参数相同的MOS管。
副电路单元，包括输出电容C3、变压器副边绕组Ns、第一副边整流二极管D3。
变压器第一主边绕组NP1-第一防反二极管D1-第一功率开关管Q1-第一电容C1构成第一电流检测回路；
第二电容C2-变压器第二主边绕组NP2-第二防反二极管D2-第二功率开关管Q2构成第二电流检测回路；
控制电路基于第一电流检测回路信号和第二检测回路信号相加后所得信号来控制信号占空比。
第一电流检测回路和第二检测回路中的电流采样点并不局限于图2中的CS1和CS2，采样点可以在回路中的任意位置。
第一供电电源V1连接变压器第一主边绕组NP1的一端与第一电容C1的一端，变压器第一主边绕组NP1的另一端连接第一防反二极管D2的阳极，第一防反二极管D2的阴极连接第一功率开关管Q1的漏极，第一功率开关管Q1的栅极连接控制及驱动电路的第一驱动信号发生端PWM1，第一功率开关管Q1的源极连接变压器第二主边绕组NP2的一端并接地，变压器第二主边绕组NP2的另一端连接第二防反二极管D2的阳极，第二防反二极管D2的阴极连接第二功率开关管Q2的漏极，第二功率开关管Q2的栅极连接控制及驱动电路的第二驱动信号发生端PWM2，第二功率开关管Q2的源极连接第二供电电源V2与第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端连接第一电容C1的另一端并接地。
第一驱动信号发生端PWM1与第二驱动信号发生端PWM2产生相同的驱动信号。
变压器副边绕组NS的一端连接第一副边整流二极管D3的阳极，第一副边整流二极管D3的阴极连接电压输出端Vo与输出电容C3的一端，输出电容C3的另一端连接变压器副边绕组Ns的另一端与等电位点。
具体的控制过程如下：
第一供电电源V1和第二供电电源V2供电电压相等且Q1和Q2开通时，施加在变压器第一主边绕组NP1和变压器第二主边绕组NP2上的电压相同，D1和D2正常导通，理想状态下V1和V2各提供一半的输出所需功率。
若︱V1︱大于︱V2︱且Q1和Q2开通时，施加在变压器第一主边绕组NP1的电压为︱V1︱减去第一防反二极管D1的正向压降VD1即︱V1︱-VD1，由于变压器耦合，电压的比值等于匝数的比值，第一主边绕组NP1和第二主边绕组NP2匝数相等，则施加在变压器第二主边绕组NP2上的电压也为︱V1︱-VD1，而在Q2开通的情况下，最终施加在第二防反二极管D2上的电压VD2=VD1+︱V2︱-︱V1︱。从此表达式可以看出，︱V1︱大于︱V2︱时，D2上的正向压降小于D1上的正向压降，此时V1供电电流大于V2供电电流，所以优先由V1供电。当VD2小于D2的开启电压时，变压器次级所需功率均由V1提供，V2不再供电。这样便实现了电压高的电源优先供电的功能，对供电电源起到均压效果。同时，第一主电路单元和第二主电路单元的供电电压为总输入电压的一半，大大降低了功率开关MOS管的电压应力。
若︱V2︱大于︱V1︱且Q1和Q2开通时，施加在变压器第二主边绕组NP2的电压为︱V2︱减去第二防反二极管D2的正向压降VD2即︱V2︱-VD2，由于变压器耦合，电压的比值等于匝数的比值，第一主边绕组NP1和第二主边绕组NP2匝数相等，则施加在变压器第一主边绕组NP1上的电压也为︱V2︱-VD2，而在Q1开通的情况下，最终施加在第一防反二极管D1上的电压VD1=VD2+︱V1︱-︱V2︱。从此表达式可以看出，︱V2︱大于︱V1︱时，D1上的正向压降小于D2上的正向压降，此时V2供电电流大于V1供电电流，所以优先由V2供电。当VD1小于D1的开启电压时，变压器次级所需功率均由V2提供，V1不再供电。这样便实现了电压高的电源优先供电的功能，对供电电源起到均压效果。同时，第一主电路单元和第二主电路单元的供电电压为总输入电压的一半，大大降低了功率开关MOS管的电压应力。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。
Claims (8)
1.一种应用于电力产品的串联双反激转换器，其特征在于，包括第一主电路单元与第二主电路单元；
第一主电路单元，包括第一供电电源、第一电容、变压器第一主边绕组、第一防反二极管、第一功率开关管；
第二主电路单元，包括第二供电电源、第二电容、变压器第二主边绕组、第二防反二极管、第二功率开关管；
其连接关系为：第一供电电源连接变压器第一主边绕组的一端与第一电容的一端，变压器第一主边绕组的另一端连接第一防反二极管的阳极，第一防反二极管的阴极连接第一功率开关管的漏极，第一功率开关管的栅极连接控制及驱动电路的第一驱动信号发生端，第一功率开关管的源极连接变压器第二主边绕组的一端并接地，变压器第二主边绕组的另一端连接第二防反二极管的阳极，第二防反二极管的阴极连接第二功率开关管的漏极，第二功率开关管的栅极连接控制及驱动电路的第二驱动信号发生端，第二功率开关管的源极连接第二供电电源与第二电容的一端，第二电容的另一端连接第一电容的另一端并接地。
2.根据权利要求1所述的一种应用于电力产品的串联双反激转换器，其特征在于，所述转换器还包括副电路单元，副电路单元包括输出电容、变压器副边绕组、第一副边整流二极管；
其连接关系为：变压器副边绕组的一端连接第一副边整流二极管的阳极，第一副边整流二极管的阴极连接电压输出端与输出电容的一端，输出电容的另一端连接变压器副边绕组的另一端与等电位点。
3.根据权利要求1所述的一种应用于电力产品的串联双反激转换器，其特征在于，所述第一供电电源和所述第二供电电源相互独立，电源电压可以相等也可以不相等。
4.根据权利要求1所述的一种应用于电力产品的串联双反激转换器，其特征在于，所述变压器第一主边绕组和变压器第二主边绕组匝数相同。
5.根据权利要求1所述的一种应用于电力产品的串联双反激转换器，其特征在于，所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的各项参数相同。
6.根据权利要求1所述的反激一种应用于电力产品的串联双反激转换器，其特征在于，所述第一驱动信号发生端与第二驱动信号发生端产生相同的驱动信号。
7.根据权利要求1所述的一种应用于电力产品的串联双反激转换器，其特征在于，变压器第一主边绕组-第一防反二极管-第一功率开关管-第一电容构成第一电流检测回路；第二电容-变压器第二主边绕组-第二防反二极管-第二功率开关管构成第二电流检测回路；
控制电路基于第一电流检测回路信号和第二检测回路信号相加后所得信号来控制信号占空比。
8.根据权利要求7所述的一种应用于电力产品的串联双反激转换器，其特征在于，第一电流检测回路和第二检测回路中的电流采样点可为回路中的任意位置。
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| CN (1) | CN115333379A (zh) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116223868A (zh) * | 2023-05-06 | 2023-06-06 | 青岛鼎信通讯科技有限公司 | 一种应用于电力行业的双开关管特征电流发生装置 |
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2022
- 2022-09-09 CN CN202211098684.4A patent/CN115333379A/zh active Pending
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