CN204906192U - 一种宽范围全闭环高效推挽升压模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能将低压直流电转换为高压直流电的推挽升压模块，该模块包括输入电容、输入电感、开关管、谐振电感、谐振电容、升压变压器、整流桥和输出电容。输入电感与开关管漏源极结电容组成第一谐振网络，使开关管零电压导通，谐振电感与谐振电容组成第二谐振网络，使开关管零电流关闭。该模块具有输入电压范围宽、全范围输出稳压、全范围零电压和零电流（ZVS+ZCS）软开关，转换效率高等特点。

Description

一种宽范围全闭环高效推挽升压模块

技术领域

本实用新型涉及一种电压转换装置，具体地说是一种能将低压直流电转换为高压直流电的推挽升压模块。

背景技术

由太阳能电池板、铅酸蓄电池、锂离子电池等供电的逆变电源系统，通常采用两级式串联电路结构。前级为DC-DC隔离升压电路，将较低的直流电池电压转换成稳定的高压直流电压。后级为DC-AC逆变电路，将前级生成的高压直流电压转换成AC220V或AC380V的交流电压。在这些系统中,前级的DC-DC隔离升压电路由电池供电，工作在低压大电流状态，电路损耗大多在前级电路上。由于电池的储能是有限的，所以DC-DC隔离升压电路的转换效率越高就表明系统对电池储能的利用率就越高，因此研究如何提高前级电路的转换效率是非常重要的。

传统的推挽电路是硬开关的，开关损耗较大，转换效率一般只能做到80%~85%。现在比较流行的是一种准谐振式的串联推挽软开关电路，这种电路是在变压器副边串联谐振电容，与变压器漏感组成谐振网络，使开关管接近零电压导通（ZVS），降低了开通损耗，实现软开关，这大大提高了系统的转换效率，一般可以做到92%以上。但这种电路存在一个较大的缺点：只能在很窄的输入电压范围内实现软开关，超出限定的输入电压范围后将失去软开关的条件。如果要加大输入电压的调节范围，输出将无法全范围实现闭环，也就是说输出电压是在一定范围内波动，并不稳定，这在高要求的逆变电源系统中是无法接受的。

实用新型内容

为解决现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种宽范围全闭环高效推挽升压模块，该模块可实现较宽的输入电压范围内全闭环输出稳压，并实现开关管的软开关。

本实用新型解决其技术问题采用如下技术方案：

一种宽范围全闭环高效推挽升压模块，模块包括输入电容、输入电感、开关管、谐振电感、谐振电容、升压变压器、整流桥和输出电容；输入电容对输入的直流电压进行滤波并储能，输入电感有两个作用：一是对输入浪涌电流进行抑制，二是与开关管漏极、源极结电容组成第一谐振网络，使开关管实现零电压导通；谐振电感与谐振电容组成第二谐振网络，使开关管零电流关闭；开关管采用两只高速MOS管以降低关断损耗；升压变压器为高频铁氧体功率变压器；整流桥和输出电容共同组成输出整流滤波网络；开关管控制信号采用交替式控制信号，分别控制两个开关管，每个开关管的控制信号的占空比最大不超过50%，留有最小的死区时间，以防止两只开关管同时导通；当输入电压变化时，控制电路通过电压反馈调节控制信号的占空比实现输出稳压；为实现开关管零电压开通，必须保证控制信号的死区时间正好等于开关管漏极、源极间寄生电容充放电所需时间；为实现开关管零电流关闭，必须保证谐振周期为开关周期的两倍，使开关管在较宽的输入电压范围内实现零电压和零电流软开关。

谐振电感与谐振电容串联跨接在两只开关管的漏极之间。

本实用新型的有益效果是：在较宽的输入电压范围内，实现全范围输出闭环稳压，全范围实现零电压和零电流（ZVS+ZCS）软开关，大大提高了逆变电源系统的电能利用效率。

附图说明

图1为本实用新型控制电路原理图；

图2为本实用新型功率电路原理图；

图3为本实用新型工作过程波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

一种宽范围全闭环高效推挽升压模块，模块包括输入电容、输入电感、开关管、谐振电感、谐振电容、升压变压器、整流桥和输出电容；输入电容对输入的直流电压进行滤波并储能，输入电感有两个作用：一是对输入浪涌电流进行抑制，二是与开关管漏极、源极结电容组成第一谐振网络，使开关管实现零电压导通；谐振电感与谐振电容组成第二谐振网络，使开关管零电流关闭；开关管采用两只高速MOS管以降低关断损耗；升压变压器为高频铁氧体功率变压器；整流桥和输出电容共同组成输出整流滤波网络；开关管控制信号采用交替式控制信号，分别控制两个开关管，每个开关管的控制信号的占空比最大不超过50%，留有最小的死区时间，以防止两只开关管同时导通；当输入电压变化时，控制电路通过电压反馈调节控制信号的占空比实现输出稳压；为实现开关管零电压开通，必须保证控制信号的死区时间正好等于开关管漏极、源极间寄生电容充放电所需时间；为实现开关管零电流关闭，必须保证谐振周期为开关周期的两倍，使开关管在较宽的输入电压范围内实现零电压和零电流（ZVS+ZCS）软开关。

谐振电感与谐振电容串联跨接在两只开关管的漏极之间。

如图3所示，为模块的工作过程波形图，其软开关过程如下：

模式1：[0,t1]Q1在零电压下导通，通过Lr、Cr谐振，当流经Q1的电流谐振到零时，Q1实现零电流关断；

模式2：[t1,t2]Q1关断而Q2还未导通时，通过输入电感L流经变压器剩余的激磁电流，使C1充电至2Vin、同时C2上的电压放电到零；

模式3：[t2,t3]Q2在零电压下导通，通过Lr、Cr的谐振，当流经Q2的电流谐振到零时，Q2实现零电流关断；

模式4:[t3,t4]Q2关断而Q1还未导通，通过输入电感L流经变压器剩余的激磁电流，使C2充电至2Vin、同时C1上的电压放电到零。至此一个工作周期结束。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种宽范围全闭环高效推挽升压模块，其特征在于：包括输入电容、输入电感、开关管、谐振电感、谐振电容、升压变压器、整流桥和输出电容；输入电容对输入的直流电压进行滤波并储能，输入电感有两个作用：一是对输入浪涌电流进行抑制，二是与开关管漏极、源极结电容组成第一谐振网络，使开关管实现零电压导通；谐振电感与谐振电容组成第二谐振网络，使开关管零电流关闭；开关管采用两只高速MOS管以降低关断损耗；升压变压器为高频铁氧体功率变压器；整流桥和输出电容共同组成输出整流滤波网络；开关管控制信号采用交替式控制信号，分别控制两个开关管，每个开关管的控制信号的占空比最大不超过50%，留有最小的死区时间，以防止两只开关管同时导通；当输入电压变化时，控制电路通过电压反馈调节控制信号的占空比实现输出稳压；为实现开关管零电压开通，控制信号的死区时间等于开关管漏极、源极间寄生电容充放电所需时间；为实现开关管零电流关闭，谐振周期为开关周期的两倍，使开关管在较宽的输入电压范围内实现零电压和零电流软开关。

2.根据权利要求1所述的一种宽范围全闭环高效推挽升压模块，其特征在于：谐振电感与谐振电容串联跨接在两只开关管的漏极之间。