CN201118450Y - 一种有源钳位电路的错相并联运行的实现电路 - Google Patents

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本实用新型公开了一种有源钳位电路的错相并联运行的实现电路，该实现电路包括控制IC、驱动电路A、驱动电路B、有源钳位电路A、有源钳位电路B、输出电路；控制IC分别与驱动电路A、驱动电路B相连，输出一对错相180°的PWM控制信号到驱动电路A和驱动电路B，由驱动电路A和驱动电路B分别控制有源钳位电路A和有源钳位电路B，两路错相的有源钳位电路A和有源钳位电路B再并联到输出电路。本实用新型中一种有源钳位错相180°PWM控制双路直接并联运行电路的结构，特别适合大功率(低压大电流输出)电源，其滤波电路纹波电流极小，可靠性高，实现简单，成本低廉，同时由于是两路错相运行，热设计就变得非常简单，且能自动实现均流功能，均流度好。

Description

一种有源钳位电路的错相并联运行的实现电路
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种有源钳位电路的错相并联运行的实现电路。
背景技术
目前开关电源的设计中涉及到很多拓扑结构，其中包括反激、正激、半桥、全桥等几种最基本的电路拓扑结构，这些电路在实际的工程技术应用中各有千秋，特别是应用在大功率的电源上。例如在混合动力车上，有一个大功率的DC/DC(约1.5KW左右)，像类似于这种电路，正激，反激就不适合，我们大多采用半桥和全桥的电路，但是半桥和全桥电路也有其缺点，比如轻载特性不好，成本比较高等。
现有的对于大功率电源，特别是低压大电流的电源，目前解决的主要方法还是全桥或者半桥电路，常用的拓扑是全桥移相或者谐振电路：
一、全桥移相电路
如图1所示，全桥移相电路目前在通信电源领域内普遍使用，而且在混合动力车的大功率DC/DC上，业内基本采用的也是此类电路。
这种全桥移相电路的优点是开关管实现了ZVS，开关损耗小，可实现高频化；控制简单，可恒频运行。缺点是轻载时ZVS条件难以满足，原边有较大环流，而且输出二极管不能实现零开关。另外，其控制IC的成本也非常高。
二、谐振电路
谐振电路分为半桥谐振和全桥谐振，其基本原理是一样的。如图2所示，为全桥谐振电路，这种电路的特点是开关管全范围ZVS，且输出二极管是零电流关断；而且其原边电流波形基本接近正弦，所以其EMC也小。缺点是其空载特性不好，而且频率比较高也会带来驱动电路的问题；同样目前含高端驱动的IC成本也比较高。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种有源钳位电路的错相并联运行的实现电路。
为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。
一种有源钳位电路的错相并联运行的实现电路，包括控制IC、驱动电路A、驱动电路B、有源钳位电路A、有源钳位电路B、输出电路；控制IC分别与驱动电路A、驱动电路B相连，输出一对错相180°的PWM控制信号到驱动电路A和驱动电路B，由驱动电路A和驱动电路B分别控制有源钳位电路A和有源钳位电路B，两路错相的有源钳位电路A和有源钳位电路B再并联到输出电路。
其中，所述有源钳位电路A包括第一主开关管(Q2)、第一辅开关管(Q1)、第一钳位电容(C1)、第一变压器(T1)、第一整流二极管(D1)、第二整流二极管(D2)，所述第一主开关管(Q2)的栅极、源极和第一辅开关管(Q1)的栅极、源极分别接驱动电路A的输出端；所述第一变压器(T1)的原边分别与第一辅开关管(Q1)的漏极和第一主开关管(Q2)的漏极相连，所述第一辅开关管(Q1)的源极通过第一钳位电容(C1)与第一主开关管(Q2)的漏极相连；所述第一辅开关管(Q1)的漏极接电源输入端(Vin+)，所述第一主开关管(Q2)的源极接地；所述第一整流二极管(D1)和第二整流二极管(D2)阳极分别接第一变压器(T1)的副边，其阴极相连；所述第一变压器(T1)的副边中心抽头和第一整流二极管(D1)及第二整流二极管(D2)阴极接输出电路；
所述有源钳位电路B包括第二主开关管(Q4)、第二辅开关管(Q3)、第二钳位电容(C2)、第二变压器(T2)、第三整流二极管(D3)、第四整流二极管(D4)，所述第二主开关管(Q4)的栅极、源极和第二辅开关管(Q3)的栅极、源极分别接驱动电路B的输出端；所述第二变压器(T2)的原边分别与第二辅开关管(Q3)的漏极和第二主开关管(Q4)的漏极相连，所述第二辅开关管(Q3)的源极通过第二钳位电容(C2)与第二主开关管(Q4)的漏极相连；所述第二辅开关管(Q3)的漏极接电源输入端(Vin+)，所述第二主开关管(Q4)的源极接地；所述第三整流二极管(D3)和第四整流二极管(D4)阳极分别接第二变压器(T2)的副边，其阴极相连；所述第二变压器(T2)的副边中心抽头和第三整流二极管(D3)及第四整流二极管(D4)阴极接输出电路。
其中，输出电路包括第一电感(L1)、第二电感(L2)、滤波电容(C3)，所述第一电感(L1)的一端与第一整流二极管(D1)和第二整流二极管(D2)阴极相连，另一端通过第二电感(L2)与第三整流二极管(D3)和第四整流二极管(D4)阴极相连；所述滤波电容(C3)的一端与第一电感(L1)和第二电感(L2)的中点相连，另一端与第一变压器(T1)和第二变压器(T2)的副边中心抽头相连，所述滤波电容(C3)并联在输出端。
本实用新型提出一种有源钳位错相180°PWM控制双路直接并联运行电路的结构，特别适合大功率(低压大电流输出)电源，其滤波电路纹波电流极小，可靠性高，实现简单，成本低廉，同时由于是两路错相运行，热设计就变得非常简单，且能自动实现均流功能、均流度好。
附图说明
图1为现有的全桥移相电路原理图；
图2为现有的谐振电路原理图；
图3为本实用新型电路原理框图；
图4为本实用新型具体电路实现原理图。
具体实施方式
本实用新型的核心思想是：本实用新型通过控制芯片IC输出一对错相180°的PWM控制信号，经过驱动电路A和驱动电路B后，分别控制有源钳位电路A和有源钳位电路B，两路错相的有源钳位电路A和有源钳位电路B再并联输出。
为便于对本实用新型进一步理解，现结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。
请参阅图3所示，包括控制IC、驱动电路A、驱动电路B、有源钳位电路A、有源钳位电路B、输出电路；控制IC分别与驱动电路A、驱动电路B相连，输出一对错相180°的PWM控制信号到驱动电路A和驱动电路B，由驱动电路A和驱动电路B分别控制有源钳位电路A和有源钳位电路B，两路错相的有源钳位电路A和有源钳位电路B再并联到输出电路。
如图4所示，包括PWM控制IC 301、驱动电路A 3021、驱动电路B 3022、有源钳位电路A 3031、有源钳位电路B 3032、输出电路304；PWM控制IC 301分别与驱动电路A 3021、驱动电路B 3022相连，驱动电路A 3021和驱动电路B 3022分别驱动有源钳位电路A 3031和有源钳位电路B 3032后并联到输出电路304。
有源钳位电路A 3031包括第一主开关管Q2、第一辅开关管Q1、第一钳位电容C1、第一变压器T1、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2，所述第一主开关管Q2的栅极、源极和第一辅开关管Q1的栅极、源极分别接驱动电路A 3021的输出端；所述第一变压器T1的原边分别与第一辅开关管Q1的漏极和第一主开关管Q2的漏极相连，所述第一辅开关管Q1的源极通过第一钳位电容C1与第一主开关管Q2的漏极相连；所述第一辅开关管Q1的漏极接电源输入端Vin+，所述第一主开关管Q2的源极接地；所述第一整流二极管D1和第二整流二极管D2阳极分别接第一变压器T1的副边，其阴极相连；所述第一变压器T1的副边中心抽头和第一整流二极管D1及第二整流二极管D2阴极接输出电路403。
有源钳位电路B 3032包括第二主开关管Q4、第二辅开关管Q3、第二钳位电容C2、第二变压器T2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4，所述第二主开关管Q4的栅极、源极和第二辅开关管Q3的栅极、源极分别接驱动电路B 3022的输出端；所述第二变压器T2的原边分别与第二辅开关管Q3的漏极和第二主开关管Q4的漏极相连，所述第二辅开关管Q3的源极通过第二钳位电容C2与第二主开关管Q4的漏极相连；所述第二辅开关管Q3的漏极接电源输入端Vin+，所述第二主开关管Q4的源极接地；所述第三整流二极管D3和第四整流二极管D4阳极分别接第二变压器T2的副边，其阴极相连；所述第二变压器T2的副边中心抽头和第三整流二极管D3及第四整流二极管D4阴极接输出电路403。
输出电路304包括第一电感L1、第二电感L2、滤波电容C3，所述第一电感L1的一端与第一整流二极管D1和第二整流二极管D2阴极相连，另一端通过第二电感L2与第三整流二极管D3和第四整流二极管D4阴极相连；所述滤波电容C3的一端与第一电感L1和第二电感L2的中点相连，另一端与第一变压器T1和第二变压器T2的副边中心抽头相连，所述滤波电容C3并联在输出端。
本实用新型中PWM控制IC以UC3825为例，其脉宽调制信号OutA及OutB信号分别为PWM控制IC发出对称的PWM信号PWMA和PWMB，经过驱动电路A和驱动电路B，驱动MOS管Q1，Q2，Q3，Q4。Q2及Q4MOS管定义为主开关管，Q1及Q3MOS管定义为辅开关管。C1和C2为钳位电容，T1和T2为主变压器，D1、D2、D3、D4为整流二极管，L1和L2为输出电感，C3为滤波电容。
其工作原理如下：
当UC3825芯片上电后，PWMA及PWMB会输出驱动信号，假设PWMA信号先为高电平，则Q2主开关管零电压导通，同时D1二极管正向导通能量传送至次级，同时在PWMA信号为高电平区间，Q3辅开关管也是开通，也是变压器T2消磁过程，同时输出端二级管D4正向导通，也给输出侧续流提供能量，为下一个周期主开关管的开通提供零电压条件。然后主开关管Q2驱动脉冲关断，经过适当的延时设置，这时辅开关管Q1开始导通，T1消磁过程开始，同时也为负载提供能量，下一个周期又重新开始，这样不断循环。
以上对本实用新型所提供的一种有源钳位电路的错相并联运行的实现电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (2)

1、一种有源钳位电路的错相并联运行的实现电路，其特征在于，包括控制IC、驱动电路A、驱动电路B、有源钳位电路A、有源钳位电路B、输出电路；控制IC分别与驱动电路A、驱动电路B相连，输出一对错相180°的PWM控制信号到驱动电路A和驱动电路B，由驱动电路A和驱动电路B分别控制有源钳位电路A和有源钳位电路B，两路错相的有源钳位电路A和有源钳位电路B再并联到输出电路。
2、根据权利要求1所述的有源钳位电路的错相并联运行的实现电路，其特征在于，所述有源钳位电路A包括第一主开关管(Q2)、第一辅开关管(Q1)、第一钳位电容(C1)、第一变压器(T1)、第一整流二极管(D1)、第二整流二极管(D2)，所述第一主开关管(Q2)的栅极、源极和第一辅开关管(Q1)的栅极、源极分别接驱动电路A的输出端；所述第一变压器(T1)的原边分别与第一辅开关管(Q1)的漏极和第一主开关管(Q2)的漏极相连，所述第一辅开关管(Q1)的源极通过第一钳位电容(C1)与第一主开关管(Q2)的漏极相连；所述第一辅开关管(Q1)的漏极接电源输入端(Vin+)，所述第一主开关管(Q2)的源极接地；所述第一整流二极管(D1)和第二整流二极管(D2)阳极分别接第一变压器(T1)的副边，其阴极相连；所述第一变压器(T1)的副边中心抽头和第一整流二极管(D1)及第二整流二极管(D2)阴极接输出电路；
所述有源钳位电路B包括第二主开关管(Q4)、第二辅开关管(Q3)、第二钳位电容(C2)、第二变压器(T2)、第三整流二极管(D3)、第四整流二极管(D4)，所述第二主开关管(Q4)的栅极、源极和第二辅开关管(Q3)的栅极、源极分别接驱动电路B的输出端；所述第二变压器(T2)的原边分别与第二辅开关管(Q3)的漏极和第二主开关管(Q4)的漏极相连，所述第二辅开关管(Q3)的源极通过第二钳位电容(C2)与第二主开关管(Q4)的漏极相连；所述第二辅开关管(Q3)的漏极接电源输入端(Vin+)，所述第二主开关管(Q4)的源极接地；所述第三整流二极管(D3)和第四整流二极管(D4)阳极分别接第二变压器(T2)的副边，其阴极相连；所述第二变压器(T2)的副边中心抽头和第三整流二极管(D3)及第四整流二极管(D4)阴极接输出电路。
3、根据权利要求1或2所述的有源钳位电路的错相并联运行的实现电路，其特征在于，输出电路包括第一电感(L1)、第二电感(L2)、滤波电容(C3)，所述第一电感(L1)的一端与第一整流二极管(D1)和第二整流二极管(D2)阴极相连，另一端通过第二电感(L2)与第三整流二极管(D3)和第四整流二极管(D4)阴极相连；所述滤波电容(C3)的一端与第一电感(L1)和第二电感(L2)的中点相连，另一端与第一变压器(T1)和第二变压器(T2)的副边中心抽头相连，所述滤波电容(C3)并联在输出端。
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