CN203562961U

CN203562961U - 一种准谐振软开关推挽变换器电路

Info

Publication number: CN203562961U
Application number: CN201320610846.8U
Authority: CN
Inventors: 代大志; 蒋立昕
Original assignee: Luoyang Longsheng Technology Co Ltd
Current assignee: Luoyang Longsheng Technology Co Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2023-09-30

Abstract

本实用新型介绍了一种准谐振软开关推挽变换器电路，由原边左半桥臂、原边右半桥臂、变压器、谐振电感、第一电容、输出部分组成；采用在主功率变压器原边中心抽头和电源输入端之间串联准谐振电感，用来抑制开关管导通时的电流尖峰；在每个开关管的集电极和发射极之间并联缓冲电路，用来抑制开关管关断时的电压尖峰，实现了功率开关管的准谐振开关。本专利避免了功率开关管开通和关断应力过大的问题，实现开关管的准谐振开关，即实现开关管关断时的电压应力为零，导通时的电流应力为零，从而提高了推挽变换器的效率。

Description

一种准谐振软开关推挽变换器电路

技术领域

本实用新型涉及一种电路，特别是一种准谐振软开关推挽变换器电路。

背景技术

体积小、重量轻是人们对各种电源产品的始终要求，而要解决这一问题的方法除了科学技术进步的力量之外，提高电源效率也有利于减小电源的体积，减轻电源的重量。传统的占空比控制推挽变换器如图3所示：由第一电容C1、第二电容C2、变压器T1、第一开关管V1、第二开关管V2、二极管V3、负载电阻RL、直流输入端U1、直流输出端U2、驱动输入端U3、U4组成。其中，P1、P2为变压器T1的两个原边绕组，S1为变压器T1副边绕组。电路的构成关系为：P1和第一开关管V1串联构成原边左半桥臂；同理，P2和第二开关管V2串联构成原边右半桥臂；S1、二极管V3、第二电容C2构成输出部分。占空比推挽变换器的工作原理为：在图3所示驱动输入端U3、U4输入信号的控制下，第一开关管V1、第二开关管V2交替导通和关断。第一开关管V1的导通周期内，左半桥臂工作，第二开关管V2处于关断状态，右半桥臂不工作，反之亦然。图3所示电路的缺点是：第一开关管V1、第二开关管V2都在很高的电应力下开通和关断，第一开关管V1、第二开关管V2器件两端的电压和通过器件的电流都很大，造成非常大的开关损耗，降低了整个推挽变换器的效率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种准谐振软开关推挽变换器电路，包括谐振电感、由第二电阻和第三电容组成的第一开关管的缓冲电路、由第三电阻和第四电容组成的第二开关管的缓冲电路，实现开关管关断时的电压应力为零，导通时的电流应力为零，从而提高电源产品的效率。

为了实现解决上述技术问题的目的，本实用新型采用了如下技术方案：

本实用新型的一种准谐振软开关推挽变换器电路，由原边左半桥臂、原边右半桥臂、变压器、谐振电感、第一电容、输入输出部分组成；

输入输出部分组成包括直流输入端、直流输出端、第一驱动输入端、第二驱动输入端；

第一电容一端连接直流输入端，另一端连接输入电源地；

谐振电感一端连接直流输入端，另一端即输出端连接原边左半桥臂的第一原边绕组的一端，同时也连接原边右半桥臂的第二原边绕组的一端；

原边左半桥臂由第一驱动输入端、第一原边绕组、第一开关管、第二电阻、第三电容构成；原边左半桥臂的输入信号为谐振电感的输出端，第一原边绕组的一端连接输入信号，第一原边绕组的另一端连接第一开关管的集电极，同时也连接到第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接到第三电容的一端，第三电容的另一端连接输入电源地，第一开关管的发射极连接输入电源地，第一开关管的基极连接到第一驱动输入端；

原边右半桥臂由第第二驱动输入端、第二原边绕组、第二开关管、第三电阻、第四电容构成；原边右半桥臂的输入信号为谐振电感的输出端，第二原边绕组的一端连接输入信号，第二原边绕组的另一端连接第二开关管的集电极，同时也连接到第三电阻的一端，第三电阻的另一端连接到第四电容的一端，第四电容的另一端连接输入电源地，第二开关管的发射极连接输入电源地，第二开关管V2的基极连接到第二驱动输入端；

原边左半桥臂的输入和原边右半桥臂的输入相互连接；

输出部分由副边绕组、二极管、第二电容、负载电阻构成，副边绕组的一端连接二极管的阳极，副边绕组的另一端连接输出电源地，二极管的另一端同时接连接第二电容的正极、负载电阻的一端、直流输出端；第二电容的负极、电阻的另一端均连接输出电源地；

输出部分和原边左半桥臂、原边右半桥臂通过变压器T1匝链。

本专利所述的副边绕组、第一原边绕组、第二原边绕组是现有的占空比控制推挽式变压器的各个绕组。

本实用新型采用在主功率变压器原边中心抽头和电源输入端之间串联准谐振电感，用来抑制开关管导通时的电流尖峰；在每个开关管的集电极和发射极之间并联缓冲电路，用来抑制开关管关断时的电压尖峰，实现了功率开关管的准谐振开关。

本实用新型的一种准谐振软开关推挽变换器的工作原理为：谐振电感和开关管缓冲电路共同组成了准谐振软开关电路，谐振电感能够降低第一开关管、第二开关管导通时的电流变化率；缓冲电路减少了开关管关断时的峰值电压和峰值功率损耗；同时谐振电感、变压器漏感、变压器分布电容、开关管输出电容、缓冲电路电容共同确定的谐振频率能够减少第一开关管和第二开关管关断时的振铃。典型的增加准谐振软开关电路的占空比控制推挽变换器开关管关断时两端典型电压波形如附图2所示。

通过采用上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：

本实用新型的一种准谐振软开关推挽变换器，通过在直流输入端和原边左半桥臂及原边右半桥臂之间增加谐振电感、在第一开关管和第二开关管的发射极和集电极之间增加缓冲电路，实现了第一开关管和第二开关管的零电压关断及零电流导通，减小了第一开关管和第二开关管的开关损耗，从而提高了推挽变换器的效率。

附图说明

图1是未增加准谐振软开关电路的占空比控制推挽变换器开关管关断时两端典型电压波形。

图2是增加准谐振软开关电路的占空比控制推挽变换器开关管关断时两端典型电压波形。

图3是现有的占空比控制推挽变换器原理图。

图4是本专利的谐振软开关电路，也即谐振软开关推挽变换器电路图。

图4中，C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第三电容，C4-第四电容，T1-变压器，V1-第一开关管，V2-第二开关管，V3-二极管，R2-第二电阻，R3-第三电阻，RL-负载电阻，L1-谐振电感；S1-副边绕组，P1-第一原边绕组，P2-第二原边绕组；U1-直流输入端，U2-直流输出端，U3-第一驱动输入端, U4-第二驱动输入端。

具体实施方式

下面结合附图对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。

实施例1

下面结合附图对本专利进一步解释说明。

本实用新型的方案如图4所示，是一种带有准谐振软开关电路的占空比控制推挽变换器，由输入输出端口、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、变压器T1、第一开关管V1、第二开关管V2、二极管V3、第二电阻R2、第三电阻R3、负载电阻RL、谐振电感L1组成。第一驱动输入端U3、第一原边绕组P1、第一开关管V1、第二电阻R2、第三电容C3构成原边左半桥臂；第二驱动输入端U4、第二原边绕组P2、第二开关管V2、第三电阻R3、第四电容C4构成原边右半桥臂；副边绕组S1、二极管V3、第二电容C2、负载电阻RL构成输出部分。谐振电感L1串联在直流输入端和原边左半桥臂及原边右半桥臂之间，能够减小第一开关管V1、第二开关管V2反向恢复时的电流变化率，抑制第一开关管V1、第二开关管V2导通时的电流尖峰；在原边左半桥臂的第一开关管V1的发射极和集电极之间都并联有第二电阻R2、第三电容C3构成的缓冲电路，在原边右半桥臂的第二开关管V2的发射极和集电极之间都并联有第三电阻R3、第四电容C4构成的缓冲电路，减少了开关管关断时的峰值电压和峰值功率损耗。

通过上述增加的功能电路，解决了推挽变换器中开关管开通和关断应力过大的问题，实现了开关管的低应力开关，减小了开关管开关损耗；同时主功率变压器的漏感可设计为最小，从而减轻了主功率变压器的集肤效应和临近效应，使得主功率变压器的效率最大化，提高了推挽变换器的转换效率。

Claims

1.一种准谐振软开关推挽变换器电路，其特征是：准谐振软开关推挽变换器电路由原边左半桥臂（A）、原边右半桥臂（B）、变压器（T1）、谐振电感（L1）、第一电容（C1）、输入输出部分组成；

输入输出部分组成包括直流输入端（U1）、直流输出端（U2）、第一驱动输入端（U3）、第二驱动输入端（U4）；

第一电容（C1）一端连接直流输入端（U1），另一端连接输入电源地；

谐振电感（L1）一端连接直流输入端（U1），另一端即输出端连接原边左半桥臂的第一原边绕组（P1）的一端，同时也连接原边右半桥臂的第二原边绕组（P2）的一端；

原边左半桥臂（A）由第一驱动输入端（U3）、第一原边绕组（P1）、第一开关管（V1）、第二电阻（R2）、第三电容（C3）构成；原边左半桥臂的输入信号为谐振电感（L1）的输出端，第一原边绕组（P1）的一端连接输入信号，第一原边绕组（P1）的另一端连接第一开关管（V1）的集电极，同时也连接到第二电阻（R2）的一端，第二电阻（R2）的另一端连接到第三电容（C3）的一端，第三电容（C3）的另一端连接输入电源地，第一开关管（V1）的发射极连接输入电源地，第一开关管（V1）的基极连接到第一驱动输入端（U3）；

原边右半桥臂（B）由第第二驱动输入端（U4）、第二原边绕组（P2）、第二开关管（V2）、第三电阻（R3）、第四电容（C4）构成；原边右半桥臂的输入信号为谐振电感（L1）的输出端，第二原边绕组（P2）的一端连接输入信号，第二原边绕组（P2）的另一端连接第二开关管（V2）的集电极，同时也连接到第三电阻（R3）的一端，第三电阻（R3）的另一端连接到第四电容（C4）的一端，第四电容（C4）的另一端连接输入电源地，第二开关管（V2）的发射极连接输入电源地，第二开关管（V2）的基极连接到第二驱动输入端（U4）；

原边左半桥臂的输入和原边右半桥臂的输入相互连接；

输出部分由副边绕组（S1）、二极管（V3）、第二电容（C2）、负载电阻RL构成，副边绕组（S1）的一端连接二极管（V3）的阳极，副边绕组（S1）的另一端连接输出电源地，二极管（V3）的另一端同时接连接第二电容（C2）的正极、负载电阻RL的一端、直流输出端（U2）；第二电容（C2）的负极、电阻RL的另一端均连接输出电源地；

输出部分和原边左半桥臂、原边右半桥臂通过变压器（T1）匝链。

2.根据权利要求1所述准谐振软开关推挽变换器电路，其特征是：所述的副边绕组（S1）、第一原边绕组（P1）、第二原边绕组（P2）是现有的占空比控制推挽式变压器的各个绕组。