CN202475262U - 一种移相控制零电压dc-dc变换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种移相控制零电压DC-DC变换电路，包括方波变形电路、变压器和整流输出电路，方波变形电路与变压器的原边连接，变压器的副边连接整流输出电路，变压器原边的一端与方波变形电路之间设置有谐振电容，该谐振电容直接采用构成方波变形电路的各开关管的寄生电容来构成，从而无需另外增设其他电容元件，达到使用较少的元器件就实现了变换电路的零电压开关的目的，有效的降低了电路成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种移相控制零电压DC-DC变换电路。
背景技术
现有技术中的移相控制零电压变换电路结构均比较复杂，尤其是在变换电路中同时包括有多个电路元件，作为现有这种移相控制零电压变换电路的代表如申请号为“200710075167.4”、名称为“移相控制零电压DC/DC开关电路”的发明专利所公开的移相控制零电压DC/DC开关电路，如图1所示，其主要是通过在变压器原边一端与方波变形电路之间串联谐振电容，实现全负载范围主开关管的零电压开关，但同时由于其在各开关管处并联了额外的电容，在电路中又串联了电感和电容，增加了元件数量和电路成本，且导致输出滤波的体积和高度较大，抗振性能差。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种移相控制零电压DC-DC变换电路，以解决现有的变换电路复杂和成本高的问题，同时又兼顾电路的抗震性能和电路的体积及重量问题。
本实用新型解决上述技术问题所采取的技术手段：
一种移相控制零电压DC-DC变换电路，包括方波变形电路、变压器和整流输出电路，方波变形电路与变压器的原边连接，变压器的副边连接整流输出电路，整流输出电路的两端并联有负载电路，其特征在于，变压器的原边与方波变形电路之间并联设置有谐振电容，所述谐振电容由方波变形电路自身的寄生电容构成。
进一步的根据本实用新型所述的变换电路，所述的方波变形电路采用全桥结构，并包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4，其中开关管Q1和开关管Q2构成超前桥臂，开关管Q3和开关管Q4构成滞后桥臂，开关管Q1和开关管Q2的驱动信号互补，开关管Q3和开关管Q4的驱动信号互补，开关管Q1和开关管Q2分别超前开关管Q3和开关管Q4一个相位。
进一步的根据本实用新型所述的变换电路，输入电压Uin并联在上述两个桥臂的两端，变压器原边的两端分别连接在开关管Q3、Q4组成的桥臂的中点和开关管Q1、Q2组成的桥臂的中点。
进一步的根据本实用新型所述的变换电路，在所述变压器原边的一端和开关管Q1、Q2组成的桥臂的中点之间连接有谐振电感，该谐振电感是所述变压器等效出的漏电电感。
进一步的根据本实用新型所述的变换电路，所述方波变形电路中的开关管Q1、Q2、Q3、Q4分别具有对应的寄生电容C1、C2、C3和C4，其中寄生电容C1和C3串联、寄生电容C2和C4串联，且寄生电容C3和C4与变压器原边的一端连接，寄生电容C1和C2与变压器原边的另一端连接，寄生电容C1、C3与寄生电容C2、C4并联构成所述谐振电容。
进一步的根据本实用新型所述的变换电路，所述的开关管为MOSFET管或IGBT管，所述的寄生电容是所述开关管结构本身等效出的电容。
进一步的根据本实用新型所述的变换电路，所述的整流输出电路采用桥式整流电路，所述的负载电路由输出电容和负载电阻并联构成。
进一步的根据本实用新型所述的变换电路，所述整流电路和负载电路间串联设置有输出滤波电感，所述输出滤波电感采用两组线圈共用一个磁芯的复合式电感结构，所述两组线圈分别位于整流电路的两条输出线路上。
本实用新型的技术效果：
1）、本实用新型所提供的移相控制零电压DC-DC变换电路直接采用构成方波变形电路的各开关管的寄生电容来构成整个电路的谐振电容，而无需另外增设其他电容元件，达到使用较少的元器件就实现了开关的零电压开关的目的，有效的降低了电路成本。
2）、本实验新型的电路中利用变压器的漏感LR直接作为了谐振电感，进而无需另外增设电感元件，进一步实现了减少元件、降低成本的目的。
3）、本实用新型的变换电路采用复合电感，增大了磁芯的功率密度，相同功率下可使电感的体积和质量更小，并且在低功率输出时，也会得到一个较高的效率。
附图说明
图1为现有的移相控制零电压DC/DC开关电路示意图；
图2是本实用新型的移相控制零电压DC/DC开关电路示意图。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型提供的移相控制零电压DC-DC变换电路，包括方波变形电路、变压器和整流输出电路，方波变形电路与变压器的原边连接，变压器的副边连接整流输出电路，整流输出电路两端并联有负载电路即输出电容C5和负载R1，变压器原边的一端与方波变形电路之间设置有谐振电容，该谐振电容由方波变形电路自身的寄生电容组成。所述方波变形电路采用全桥结构，并包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4，其中开关管Q1和开关管Q2构成超前桥臂，开关管Q3和开关管Q4构成滞后桥臂，开关管Q1和开关管Q2驱动信号互补，开关管Q3和开关管Q4驱动信号互补，开关管Q1和开关管Q2分别超前开关管Q3和开关管Q4一个相位，通过调节移相角来调节输出电压。输入电压Uin并联在两个桥臂的两端，变压器原边的两端分别连接在开关管Q3、Q4组成的桥臂的中点和开关管Q1、Q2组成的桥臂的中点，电感LR是变压器等效出的漏电电感，其作为谐振电感位于变压器原边另一端和开关管Q1、Q2组成的桥臂的中点之间。该电路中的每个开关管Q1-Q4对应的寄生电容分别是C1、C2、C3、C4，其中寄生电容C1和C3串联、寄生电容C2和C4串联，且C3和C4与变压器原边的一端连接，C1和C2与变压器原边的另一端连接，C1、C3与C2、C4并联构成整个电路的谐振电容，由于本实用新型的变换电路中直接采用构成方波变形电路的各开关管的寄生电容来构成整个电路的谐振电容，而无需另外增设其他电容元件，达到减少元件数量的目的，同时有效的降低了电路成本。本实用新型所述移相控制零电压DC-DC变换电路的具体工作过程为：输入电压Vin为直流电，首先开关管Q1和Q4开通电，电流经开关管Q1、谐振电感LR，再经变压器T1的原边，经开关管Q4回到Vin的负极，形成回路。然后关断开关管Q1，由于谐振电感LR的存在，电流逐渐减小，开关管Q1和Q2寄生电容的电荷被抽走，开关管Q2的DS电压减小至负值，使开关管Q2的反向二极管导通，将开关管Q2的DS电压钳位到0V，此时再打开开关管Q2，从而实现开关管的零电压开通。随后关断开关管Q4，谐振电感保持电流方向，给开关管Q3和Q4的寄生电容C3进行放电对C4进行充电，直到开关管Q3的S极电压和Vin电压相同，此时C3电容电量为零，开关管Q3反向二极管导通，将开关管Q3的DS电压钳位到零，再开通开关管Q3，实现了开关管的零电压开通。开关管Q1和Q4的开通模式与开关管Q2和Q3类似。
上述开关管可选用MOSFET和IGBT，且上述寄生电容C1-C4 是各开关管结构本身等效出的电容，如开关管为场效应管时，三个极之间分别存在着极间电容：Cgs,Cgd和Cds,开关管的导通过程：在栅G极和源极S加高电平，此电DS导通，开关管完全导通时，需要将Cgs,Cgd两个电容充满电；当栅源极为低电平，开关管关断，若要使漏源极电压相等，需要将寄生电容Cds的电荷放完。
上述整流输出电路采用桥式整流电路，且为了进一步减小电路的体积和重量，该电路中在整流电路和负载电路间设置的输出滤波电感采用复合式电感即两组线圈L1-A和L1-B共用一个磁芯，以减小电感的高度、重量和输出纹波，该两组线圈L1-A和L1-B分别位于整流电路的正负两条输出电路上以很好的抵制电路内部的干扰信号、提高电流采样精度。
为了增强电路输出的抗震性能，如上所述本实验新型的电路中利用变压器的漏感LR直接作为了谐振电感，进而无需另外增设电感元件，进一步实现了减少元件、降低成本的目的，当然上述谐振电感也可采用独立的电感。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种移相控制零电压DC-DC变换电路，包括方波变形电路、变压器和整流输出电路，方波变形电路与变压器的原边连接，变压器的副边连接整流输出电路，整流输出电路的两端并联有负载电路，其特征在于，变压器的原边与方波变形电路之间并联设置有谐振电容，所述谐振电容由方波变形电路自身的寄生电容构成。
2.根据权利要求1所述的变换电路，其特征在于，所述的方波变形电路采用全桥结构，并包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4，其中开关管Q1和开关管Q2构成超前桥臂，开关管Q3和开关管Q4构成滞后桥臂，开关管Q1和开关管Q2的驱动信号互补，开关管Q3和开关管Q4的驱动信号互补，开关管Q1和开关管Q2分别超前开关管Q3和开关管Q4一个相位。
3.根据权利要求2所述的变换电路，其特征在于，输入电压Uin并联在上述两个桥臂的两端，变压器原边的两端分别连接在开关管Q3、Q4组成的桥臂的中点和开关管Q1、Q2组成的桥臂的中点。
4.根据权利要求3所述的变换电路，其特征在于，进一步在所述变压器原边的一端和开关管Q1、Q2组成的桥臂的中点之间连接有谐振电感，该谐振电感是所述变压器等效出的漏电电感。
5.根据权利要求2-3任一项所述的变换电路，其特征在于，所述方波变形电路中的开关管Q1、Q2、Q3、Q4分别具有对应的寄生电容C1、C2、C3和C4，其中寄生电容C1和C3串联、寄生电容C2和C4串联，且寄生电容C3和C4与变压器原边的一端连接，寄生电容C1和C2与变压器原边的另一端连接，寄生电容C1、C3与寄生电容C2、C4并联构成所述谐振电容。
6.根据权利要求5所述的变换电路，其特征在于，所述的开关管为MOSFET管或IGBT管，所述的寄生电容是所述开关管结构本身等效出的电容。
7.根据权利要求1所述的变换电路，其特征在于，所述的整流输出电路采用桥式整流电路，所述的负载电路由输出电容和负载电阻并联构成。
8.根据权利要求7所述的变换电路，其特征在于，所述整流电路和负载电路间串联设置有输出滤波电感，所述输出滤波电感采用两组线圈共用一个磁芯的复合式电感结构，所述两组线圈分别位于整流电路的两条输出线路上。
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