CN201018423Y - 一种滞后桥臂实现零电压、零电流开关的全桥变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种成本低、损耗小、效率高、占空比不容易丢失、开关范围不受输入电压和负载影响的滞后桥臂实现零电压、零电流开关的全桥变换器。本实用新型包括一次侧电路和二次侧电路及变压器，所述变压器包括一次绕组和二次绕组，所述二次侧电路包括单相全桥电路，所述一次侧电路包括桥式整流电路，本电路结构简单，不含饱和电感、辅助开关、不产生大的环流、没有额外的箝位电路，所以具有负载范围宽，占空比损失小等优点，从而具有高效率，低成本，解决了目前常见变换器的许多问题，在高功率场合很有发展前途。

Description

一种滞后桥臂实现零电压、零电流开关的全桥变换器

技术领域

本实用新型涉及一种滞后桥臂实现零电压、零电流开关的全桥变换器。

背景技术

目前采用全桥移相软开关电路的全桥变换器，多为超前桥臂通过零电压实现导通和关断，滞后桥臂通过零电流实现导通和关断，这种电路超前桥臂在开关过程中有输出电感的参与，它等效一个恒流源，因此，很容易达到通过零电压实现导通和关断，而滞后桥臂在开关过程中，变压器原边是短路的，此时整个变换器就被分成两部分，一部分是原边电流逐渐改变流通方向，其流通路径由逆变桥提供；另一部分是负载电流由整流桥提供续流回路，负载侧与变压器原边没有关系，此时用来实现零电压的能量只是谐振电感(漏感和附加谐振电感)中的能量，而谐振电感很小，因此，滞后桥臂开关管除满载时外实现零电压开通比较困难，而滞后桥臂通过零电流实现导通和关断一般是通过在原边电压过零期间使原边电流复位来实现的，也有的利用超前桥臂开关管的反向雪崩击穿为滞后桥臂提供零电流开关的条件；或者在变压器原边使用隔直电容和饱和电感，或者加辅助开关等等方法，这样既增加了成本，又增加了额外的损耗，同时这种电路构成变换效率较低，占空比容易丢失，开关范围受输入电压和负载的影响。

综上所述，目前现有技术中的全桥变换器，存在着成本高、损耗大、效率较低、占空比容易丢失、开关范围受输入电压和负载的影响等缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、损耗小、效率高、占空比不容易丢失、开关范围不受输入电压和负载影响的滞后桥臂实现零电压、零电流开关的全桥变换器。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括一次侧电路和二次侧电路及变压器，所述变压器包括一次绕组和二次绕组，所述二次侧电路包括四只开关三极管S1、S2、S3、S4和四只二极管D1、D2、D3、D4组成的单相全桥电路，基中一只开关三极管的集电极和发射极间并联一只二极管，所述二极管的正极接所述开关三极管的发射极，所述二极管的负极接所述开关三极管的集电极，所述四只二极管中D1的正极接D3的负极、D2的正极接D4的负极、D1的负极接D2的负极、D3的正极接D4的正极，两二极管正、负极相连点为所述全桥电路的交流输入端，两二极管正极与正极、负极与负极相连点为所述全桥电路的直流输出端，所述二次侧电路还包括两只寄生电容，所述两只寄生电容分别并联在所述开关三极管S1和S3的集电极与发射极之间，所述二次侧电路还包括谐振电感和隔直电容，所述全桥电路的交流输入端串联谐振电感和隔直电容与所述变压器的二次侧绕组连接，所述全桥电路的直流输出端与直流电源连接，所述一次侧电路包括由四只二极管组成的桥式整流电路，所述桥式整流电路的交流输入端与所述变压器的一次绕组连接，所述一次侧电路还包括辅助电路元件电容Ch、二极管Dd、Df，电感L，所述桥式整流电路的直流输出端的二极管负极接所述电容Ch、电感L，所述桥式整流电路的直流输出端的二极管正极接所述二极管Dd的正极，所述电感L的另一端连接所述二极管Df的负极，所述电容Ch的另一端与所述二极管Df的正极和所述二极管Dd的负极相连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型包括一次侧电路和二次侧电路及变压器，所述变压器包括一次绕组和二次绕组，所述二次侧电路包括四只开关三极管S1、S2、S3、S4和四只二极管D1、D2、D3、D4组成的单相全桥电路，所述全桥电路的交流输入端串联电感和电容与所述变压器的二次侧绕组连接，所述全桥电路的直流输出端与直流电源连接，所述一次侧电路包括由四只二极管组成的桥式整流电路，所述桥式整流电路的交流输入端与所述变压器的一次绕组连接，本电路结构简单，不含饱和电感、辅助开关、不产生大的环流、没有额外的箝位电路，所有的元器件均在低电压、低电流下工作，所以具有负载范围宽，占空比损失小等优点，从而具有高效率，低成本，解决了目前常见变换器的许多问题，在高功率场合很有发展前途。

附图说明

图1是本实用新型电路结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括一次侧电路1和二次侧电路3及变压器2，所述变压器2包括一次绕组和二次绕组，所述二次侧电路3包括四只开关三极管S1、S2、S3、S4和四只二极管D1、D2、D3、D4组成的单相全桥电路，其中一只开关三极管的集电极和发射极间并联一只二极管，所述二极管的正极接所述开关三极管的发射极，所述二极管的负极接所述开关三极管的集电极，所述四只二极管中D1的正极接D3的负极、D2的正极接D4的负极、D1的负极接D2的负极、D3的正极接D4的正极，两二极管正、负极相连点为所述全桥电路的交流输入端，两二极管正极与正极、负极与负极相连点为所述全桥电路的直流输出端，所述二次侧电路3还包括两只寄生电容，所述两只寄生电容分别并联在所述开关三极管S1和S3的集电极与发射极之间，所述二次侧电路3还包括谐振电感和隔直电容，所述全桥电路的交流输入端串联谐振电感和隔直电容与所述变压器2的二次侧绕组连接，所述全桥电路的直流输出端与直流电源连接，所述一次侧电路1包括由四只二极管组成的桥式整流电路，所述桥式整流电路的交流输入端与所述变压器2的一次绕组连接，所述一次侧电路1还包括辅助电路元件电容Ch、二极管Dd、Df，电感L，所述桥式整流电路的直流输出端的二极管负极接所述电容Ch、电感L，所述桥式整流电路的直流输出端的二极管正极接所述二极管Dd的正极，所述电感L的另一端连接所述二极管Df的负极，所述电容Ch的另一端与所述二极管Df的正极和所述二极管Dd的负极相连接。

图中S1、S2、S3、S4是开关管，其中S1、S3是超前桥臂，S2，S4是滞后桥臂C1、C2、C3、C4为开关管S1、S2、S3、S4的寄生电容，D1，D2，D3，D4为开关管S1、S2、S3、S4的反向续流二极管，开关管和二极管可以是复合管或特制的组合器件，其它所有二极管、电容、电感均为理想元件，Lr是谐振电感用于滞后桥壁的零电压开关，L是输出滤波电感参与超前壁的零电压开关，本电路无须增加耗能元件和有源开关实现零电压、零电流，不仅为原边开关提供零电压、零电流条件，而且箝位副边整流二极管，使电路的效率高而且价格便宜，体积更小。现已经在电力电源3KW和6KW模块上得到了成功的应用，

而以往的电路中要实现滞后桥壁的零电流，有的利用超前桥臂开关管的反向雪崩击穿，为滞后桥臂提供零电流开关的条件；或者在变压器原边使用隔直电容和饱和电感，或者加辅助开关等等方法，既增加了成本又增加了额外的损耗，此电路原边加隔直电容和谐振电感，副边加一个小电容和两个小二极管，电路结构简单，该方案不含饱和电感，辅助开关，不产生大的环流，没有额外的箝位电路，这是因为，副边整流电压被箝位于箝位电容电压与输出电压之和，所有的元器件均在低电压，低电流下工作，还有负载范围宽，占空比损失小等优点，而且电路滞后桥壁的零电流条件可以随负载的变化而进行实时调解，而滞后桥壁零电压条件仍然存在，从而使此变换器具有高效率，低成本，解决了目前常见变换器的许多问题，在高功率场合很有发展前途。

Claims (1)

1.一种滞后桥臂实现零电压、零电流开关的全桥变换器，包括一次侧电路(1)和二次侧电路(3)及变压器(2)，所述变压器(2)包括一次绕组和二次绕组，其特征在于：所述二次侧电路(3)包括四只开关三极管S1、S2、S3、S4和四只二极管D1、D2、D3、D4组成的单相全桥电路，其中一只开关三极管的集电极和发射极间并联一只二极管，所述二极管的正极接所述开关三极管的发射极，所述二极管的负极接所述开关三极管的集电极，所述四只二极管中D1的正极接D3的负极、D2的正极接D4的负极、D1的负极接D2的负极、D3的正极接D4的正极，两二极管正、负极相连点为所述全桥电路的交流输入端，两二极管正极与正极、负极与负极相连点为所述全桥电路的直流输出端，所述二次侧电路(3)还包括两只寄生电容，所述两只寄生电容分别并联在所述开关三极管S1和S3的集电极与发射极之间，所述二次侧电路(3)还包括谐振电感和隔直电容，所述全桥电路的交流输入端串联谐振电感和隔直电容与所述变压器(2)的二次侧绕组连接，所述全桥电路的直流输出端与直流电源连接，所述一次侧电路(1)包括由四只二极管组成的桥式整流电路，所述桥式整流电路的交流输入端与所述变压器(2)的一次绕组连接，所述一次侧电路(1)还包括辅助电路元件电容Ch、二极管Dd、Df，电感L，所述桥式整流电路的直流输出端的二极管负极接所述电容Ch、电感L，所述桥式整流电路的直流输出端的二极管正极接所述二极管Dd的正极，所述电感L的另一端连接所述二极管Df的负极，所述电容Ch的另一端与所述二极管Df的正极和所述二极管Dd的负极相连接。

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