CN201690365U - 一种结构可调整的变换器用拓扑电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结构可调整的变换器用拓扑电路，由滤波电容、六组功率场效应管、两组阻容电路、吸收回路、变压器、两组接触器以及输出整流滤波电路组成。本实用新型结构简单、使用方便，通对过六组功率场效应管(M1、M2、M3、M4、M5、M6)的连接控制，可以轻易实现单端反激式、双端正激式、半桥、全桥变换器的运行模式，与现有技术相比，具有结构新颖，设计创新，功率变换器的运行模式适用范围广，使用方便等优点，为此，有着广阔的市场应用前景。

Description

一种结构可调整的变换器用拓扑电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子领域中的直流变换技术，特别涉及一种结构可调整的变换器用拓扑电路。

背景技术

在直流变换器的具体应用中，反激式变换器和正激式变换器占有多数。广义而论，正激式变换器的基本拓扑结构有：单端反激、双端正激、半桥、全桥和推挽。这些基本的拓扑结构难以相互通用，因此在研究和学习这些变换器的特性过程中，往往需要搭建不同电路拓扑结构的变换器，这不仅给学习和研究带来了麻烦，也给变换器装置的管理带来了一定的困难。为此有必要研制一套电路拓扑结构可重复变换的功率变换器，在此变换器基础上，来便于完成单端反激、双端正激、半桥和全桥变换器的特性的学习和研究工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有变换器拓扑电路运行模式单一性的缺陷，提供一种拓扑结构可调整的变换器用电路，来实现直流变换器单端反激式、双端正激式、半桥、全桥变换器运行模式，以满足各类变换器的特性研究和学习之需。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种结构可调整的变换器用拓扑电路，所述变换器用电路由滤波电容(C)、六组功率场效应管(M1、M2、M3、M4、M5、M6)、两组阻容电路(RC_1、RC_2)、吸收回路(RCD_1)、变压器(T1)、两组接触器(J1、J2)以及输出整流滤波电路组成；所述变压器(T1)的副边与所述输出整流滤波电路相连；所述四组功率场效应管(M1、M5、M2、M6)串联连接构成第一桥臂，且所述第一桥臂并联于所述滤波电容(C)两端，在所述第一桥臂的中点部位还与变压器(T1)原边的一端相连；所述接触器(J1)串联于所述功率场效应管(M5)与所述第一桥臂中点之间；所述阻容电路(RC_1)和(RC_2)分别并接于功率场效应管(M5)和(M6)两端；所述吸收回路(RCD_1)并接于功率场效应管(M1)、(M5)和接触器(J1)所组成的串联支路两端；所述功率场效应管(M3)、(M4)串联构成第二桥臂，所述第二桥臂的中点与所述变压器T1原边的另一端相连。

所述输出整流滤波电路由整流二极管(D8、D9)与接触器(J2)组成，且所述整流二极管(D9)与接触器(J2)串联连接；所述阻容电路(RC_1)由电阻(R1)与电容(C1)并联组成；所述阻容电路(RC_2)由电阻(R2)、电容(C2)并联组成；所述吸收回路(RCD_1)由电阻(R3)与电容(C3)并联后再与二极管(D7)串联组成。

本实用新型结构简单、使用方便，通对过六组功率场效应管M1、M2、M3、M4、M5与M6的连接控制，可以轻易实现单端反激式、双端正激式、半桥、全桥变换器的运行模式，与现有技术相比，具有结构新颖，设计创新，功率变换器的运行模式适用范围广，使用方便等优点，从而可以极大的满足使用者使用时的需要，使本实用新型具有更为广阔的市场应用前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1是本实用新型的结构可调整的变换器用拓扑电路结构图。

图2是本实用新型处于全桥运行模式下的示意图。

图3是本实用新型处于半桥运行模式下的示意图。

图4是本实用新型处于双端正激式运行模式下的示意图。

图5是本实用新型处于单端反激式运行模式下的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

本实用新型为一种结构可调整的变换器用拓扑电路，主要用于解决现有直流变换器在使用时，往往由于数种基本的拓扑电路结构很难通过直接转换的使用方式，在一组电路器材上相互通用，以至于为相关的学习与研究带来了颇多不便，而且以往进行相关的学习与研究时，由于需要搭建不同拓扑结构的变换器，更为变换器装置的使用与管理方面造成很大的麻烦。本实用新型在现有直流变换器主要的数种基本的拓扑结构的基础上，进行的改良设计。

如图1所示，一种结构可调整的变换器用拓扑电路结构图。本实用新型主要由一组滤波电容C、六组功率场效应管M1、M2、M3、M4、M5、M6、两组阻容电路RC_1、RC_2、吸收回路RCD_1、变压器T1以及输出整流滤波电路组成；其中，输出整流滤波电路可以由整流二极管D8以及与接触器J2串连在一起的整流二极管D9组成；阻容电路RC_1可以由电阻R1与电容C1并联组成；阻容电路RC_2可以由电阻R2、电容C2并联组成；吸收回路RCD_1由并联在一起的电阻R3与电容C3串联上一组二极管D7所组成。

在各个组件的安装连接时，变压器T1的副边与输出整流滤波电路连接在一起；功率场效应管M1、M5、M2、M6依次串联在一起，从而连接构成一组第一桥臂，由于第一桥臂上的工作器件有规则的对称排列在一起，可以使用由功率场效应管M1、M5、M2、M6串联组成的支路的中点来充当第一桥臂的中点，且第一桥臂在安装时，还需要与滤波电容C相连，并通过第一桥臂的中点与变压器T1原边的一端相连，从而使得整个的串联支路两端分别连接该第一桥臂的两输入端上；而接触器J1的连接可以通过串联的方式，连接在由功率场效应管M5与第一桥臂中点所组成的串联支路中；阻容电路RC_1与功率场效应管M5的两端相连，阻容电路RC_2与功率场效应管M6的两端相连；吸收回路RCD_1并联在由功率场效应管M1、M5和接触器J1串联组成的支路两端；至于功率场效应管M3、M4则串联构成第二桥臂，并也可以将由功率场效应管M3、M4组成的串联支路的中点来充当第二桥臂的中点，从而通过该第二桥臂中点与变压器T1原边的另一端相连。

实施例1：

如图2所示，为本实用新型处于全桥运行模式下的示意图。为了将本实用新型调整到全桥运行模式下进行运行，需要满足以下前提：1)施加、保持导通控制信号于功率场效应管M5与M6上，从而使这两组功率场效应管M5与M6保持导通状态；2)并联在功率场效应管M5与M6上的两组阻容电路RC_1与RC_2则需处于被短路状态；3)闭合接触器J1、J2，形成一组可以充当传统全桥型电路拓扑的等效电路。这样便可以使本实用新型在使用时，通过交替控制对角功率场效应管M1、M4和M2、M3的通断，来方便快捷的实现该变换器全桥模式运行的转换。至于在本实用新型工作电路中的吸收回路RCD_1，其作用在于，吸收并释放与之相对应的功率场效应管M1在通/断状态切换时所产生的瞬间高压，防止功率场效应管因电压应力过大而损坏。

实施例2：

如图3所示，为本实用新型处于半桥运行模式下的示意图。为了将本实用新型调整到半桥运行模式下进行运行，需要满足以下前提：1)施加与保持导通控制信号于功率场效应管M1、M2，使其保持导通状态；2)施加与保持断开控制信号于功率场效应管M5、M6，使其保持断开状态；3)由于电容C1与C2便在串联构成一组桥臂，并且被并联于输出滤波电容C的两端上，只需闭合接触器J1与J2，形成一组充当传统半桥型电路拓扑的等效电路。这样便可以通过交替控制功率场效应管M3、M4通断的方法，来快捷的实现本实用新型中变换器半桥模式运行的转换。

实施例3：

如图4所示，为本实用新型处于双端正激运行模式下的示意图。为了将本实用新型调整到双端正激运行模式下进行运行，需要满足以下前提：1)施加与保持导通控制信号于功率场效应管M5上，使其保持导通状态；2)施加与保持断开控制信号于功率场效应管M2、M3、M6上，使这三组功率场效应管M2、M3、M6保持断开状态下；3)由于并联的功率场效应管M5与阻容电路RC1被短路，闭合接触器J1，断开接触器J2，并在功率场效应管M1、M4施加上一组导通控制信号。此时电流经滤波电容C正端(即上端)，再经功率场效应管M1-接触器J1-变压器T1-功率场效应管M4，然后回到滤波电容C负端(即下端)，为此变压器T1电压呈左正右负；施加关断控制信号于功率场效应管M1、M4，变压器T1电压为左负右正，且励磁电流流向从变压器T1右端，经功率场效应管M3、M6、M2的寄生二极管D3-D6-D2，回到变压器T1左端，实现磁复位功能。至于在本实用新型工作电路中的吸收回路RCD_1，其作用与实施例1中的作用一致，即吸收并释放与之相对应的功率场效应管M1在通/断状态切换中产生瞬间的高压，防止功率场效应管因电压应力过大而损坏。

实施例4：

如图5所示，为本实用新型处于单端反激运行模式下的示意图。

为了将本实用新型调整到单端反激运行模式下进行运行，需要满足以下前提：1)施加与保持导通控制信号在功率场效应管M2与M6上，使这两组功率场效应管M2与M6保持导通状态；2)施加与保持断开控制信号在功率场效应管M1、M4与M5上，使这三组功率场效应管M1、M4与M保持断开状态，从而使并联于功率场效应管M6上的阻容电路RC_2被短路；3)断开接触器J1与J2，并在功率场效应管M3上施加有一组导通控制信号。此时，二极管D8处于断开状态，且由于接触器J2断开，二极管D9亦处于断开状态，而变压器T1原边绕组的电流线性增长，使得电感储能增加；施加关断控制信号于功率场效应管M3后，变压器T1原边绕组的电流被切断，使其变压器中的磁场能量通过变压器T1副边绕组和二极管D8向输出端释放。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种结构可调整的变换器用拓扑电路，其特征在于，所述变换器用电路由滤波电容(C)、六组功率场效应管(M1、M2、M3、M4、M5、M6)、两组阻容电路(RC_1、RC_2)、吸收回路(RCD_1)、变压器(T1)、两组接触器(J1、J2)以及输出整流滤波电路组成；所述变压器(T1)的副边与所述输出整流滤波电路相连；所述四组功率场效应管(M1、M5、M2、M6)串联连接构成第一桥臂，所述第一桥臂并联于所述滤波电容(C)两端，在所述第一桥臂的中点部位还与变压器(T1)原边的一端相连；所述接触器(J1)串联于所述功率场效应管(M5)与所述第一桥臂中点之间；所述阻容电路(RC_1)和(RC_2)分别并接于功率场效应管(M5)和(M6)两端；所述吸收回路(RCD_1)并接于功率场效应管(M1、M5)和接触器(J1)所组成的串联支路两端；所述功率场效应管(M3、M4)串联构成第二桥臂，所述第二桥臂的中点与所述变压器T1原边的另一端相连。

2.根据权利要求1所述的一种结构可调整的变换器用拓扑电路，其特征在于，所述输出整流滤波电路由整流二极管(D8、D9)与接触器(J2)组成。

3.根据权利要求1或2所述的一种结构可调整的变换器用拓扑电路，其特征在于，所述整流二极管(D9)与接触器(J2)串联连接。

4.根据权利要求1所述的一种结构可调整的变换器用拓扑电路，其特征在于，所述阻容电路(RC_1)由电阻(R1)与电容(C1)并联组成。

5.根据权利要求1所述的一种结构可调整的变换器用拓扑电路，其特征在于，所述阻容电路(RC_2)由电阻(R2)、电容(C2)并联组成。

6.根据权利要求1所述的一种结构可调整的变换器用拓扑电路，其特征在于，所述吸收回路(RCD_1)由电阻(R3)与电容(C3)并联后再与二极管(D7)串联组成。 

Images