CN206250980U - 电流型推挽功率变换电路 - Google Patents

Abstract

电流型推挽功率变换电路，涉及电工电子技术领域。包括上臂场效应管驱动电路、场效应管V1、上臂钳位电路、下臂场效应管驱动电路、下臂钳位电路、整流电路、场效应管V2、储能电感L1、带中心轴头的变压器T1和蓄电池。本实用新型电流型推挽功率变换电路，在不增加电路复杂性的情况下解决电流型推挽功率变换电路的启动问题。同时该电路的使用可以取消场效应管的RCD吸收回路，提高了电源的综合效率，具有较高的实用价值，经测试该电路实用性较好。

Description

电流型推挽功率变换电路

技术领域

本实用新型涉及电工电子技术领域，具体为一种电流型推挽功率变换电路。

背景技术

在现有大功率逆变器前级变换中，一般是蓄电池电压12V或24V输入，交流230V输出。电路原理框图如图6所示。

DC/DC单元完成低压12V/24V到高压400V左右的隔离变换，DC/AC逆变成230V交流电供输出。

常规的DC/DC都采用电压型推挽电路完成低压到高压的变换，但电流型推挽功率变换电路存在以下优点：

1、场效应管重叠导通，输入端电流连续无间断，EMC干扰小；

2、场效应管不考虑死区，电路可靠性高；

3、电流型变压对变压器伏秒平衡不敏感。

尽管有上述优点，但电流型推挽功率变换电路不能工作在非重叠导通模式，主要是当场效应管同时关断时，电感回路能量无处释放，会在场效应管上形成高压脉冲，造成场效应管损害。因此，此类电路在使用时需另加电源启动电路。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电流型推挽功率变换电路，在不增加电路复杂性的情况下解决电流型推挽电路的启动问题。

实现上述目的的技术方案是：电流型推挽功率变换电路，其特征在于：包括上臂场效应管驱动电路、场效应管V1、上臂钳位电路、下臂场效应管驱动电路、下臂钳位电路、整流电路、场效应管V2、储能电感L1、带中心轴头的变压器T1和蓄电池；

所述上臂场效应管驱动电路的输出端与场效应管V1的栅极连接，上臂钳位电路连接在上臂驱动电路的输出端与场效应管V1的漏极之间，场效应管V1的源极接地；

所述下臂场效应管驱动电路的输出端与场效应管V2的栅极连接，下臂钳位电路连接在上臂驱动电路的输出端与场效应管V2的漏极之间，场效应管V2的源极接地；

所述变压器T1的中心轴头通过储能电感L1连接蓄电池，变压器T1的一端连接场效应管V1的漏极、另一端连接场效应管V2的漏极，变压器T1的副边绕组连接整流电路。

进一步地，所述上臂场效应管驱动电路包括直流电源、电阻R1、R2、三极管V3、V4，三极管V3的基极和三极管V4的基极相互并接后与电阻R1连接，所述三极管V3的集电极连接直流电源，所述三极管V3的发射极与三极管V4的发射极并接后连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接场效应管V1的栅极，三极管V4的集电极接地；

进一步地，下臂场效应管驱动电路包括电阻R3、R4、三极管V5、V6，三极管V5的基极和三极管V6的基极相互并接后与电阻R3连接，所述三极管V5的集电极连接所述直流电源，三极管V5的发射极与三极管V6的发射极并接后连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接场效应管V2的栅极，三极管V6的集电极接地。

进一步地，上臂钳位电路包括二极管D5、D6，二极管D5的负极连接场效应管V1的漏极，二极管D5的正极连接二极管D6的正极，二极管D6的负极连接场效应管V1的栅极；

进一步地，下臂钳位电路包括二极管D7、D8，二极管D7的负极连接场效应管V2的漏极，二极管D7的正极连接二极管D8的正极，二极管D8的负极连接场效应管V2的栅极。

进一步地，所述整流电路包括二极管D1、D2、D3、D4以及电容C1，所述二极管D1的正极连接二极管D3的负极连接，所述二极管D2的正极连接二极管D4的负极连接，二极管D1的负极连接二极管D2的负极，二极管D3的正极连接二极管D4的正极，所述电容C1的正极连接二极管D2的负极，电容的负极连接二极管D4DE 正极；

所述二极管D1的正极连接变压器T1的副边绕组的一端，二极管D2的正极连接变压器T1的副边绕组的另一端。

本实用新型电流型推挽功率变换电路，在不增加电路复杂性的情况下解决电流型推挽功率变换电路的启动问题。同时该电路的使用可以取消场效应管的RCD吸收回路，提高了电源的综合效率，具有较高的实用价值，经测试该电路实用性较好。

本实用新型具有效率高，使用安全可靠等特点。在电路设计时调试简单，参数设计一致性好等优点。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理图；

图2为电路启动时，场效应管V1、V2的驱动波形图；

图3为电路启动过程中，场效应管V1驱动波形和场效应管V1开关波形的对应关系图；

图4为电路正常工作时，场效应管V1、V2驱动波形图；

图5为电路正常工作时，场效应管V1驱动波形和场效应管V1开关波形的对应关系图；

图6为逆变器的原理图。

具体实施方式

如图1-5所示，本实用新型包括上臂场效应管驱动电路1、场效应管V1、上臂钳位电路2、下臂场效应管驱动电路3、下臂钳位电路4、整流电路5、场效应管V2、储能电感L1、带中心轴头的变压器T1和蓄电池6。

上臂场效应管驱动电路1包括电阻R1、R2、三极管V3、V4，三极管V3的基极和三极管V4的基极相互并接后与电阻R1连接，所述三极管V3的集电极连接15V直流电源，三极管V3的发射极与三极管V4的发射极并接后连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接场效应管V1的栅极，三极管V4的集电极接地；

下臂场效应管驱动电路3包括电阻R3、R4、三极管V5、V6，三极管V5的基极和三极管V6的基极相互并接后与电阻R3连接，所述三极管V5的集电极连接15V直流电源，三极管V5的发射极与三极管V6的发射极并接后连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接场效应管V2的栅极，三极管V6的集电极接地。

上臂钳位电路2包括二极管D5、D6，二极管D5的负极连接场效应管V1的漏极，二极管D5的正极连接二极管D6的正极，二极管D6的负极连接场效应管V1的栅极。

下臂钳位电路包括二极管D7、D8，二极管D7的负极连接场效应管V2的漏极，二极管D7的正极连接二极管D8的正极，二极管D8的负极连接场效应管V2的栅极。

所述变压器T1的中心轴头通过储能电感L1连接蓄电池，变压器T1的一端连接场效应管V1的漏极、另一端连接场效应管V2的漏极，变压器T1的副边绕组连接整流电路。

整流电路包括二极管D1、D2、D3、D4以及电容C1，所述二极管D1的正极连接二极管D3的负极连接，所述二极管D2的正极连接二极管D4的负极连接，二极管D1的负极连接二极管D2的负极，二极管D3的正极连接二极管D4的正极，所述电容C1的正极连接二极管D2的负极，电容的负极连接二极管D4DE 正极；

二极管D1的正极连接变压器T1的副边绕组的一端，二极管D2的正极连接变压器T1的副边绕组的另一端。

本实用新型的工作原理：

a）电路启动

当电路启动时，场效应管V1、V2的占空比必然是从零逐渐增加，因此场效应管V1、V2必然经过小于50%的期间，在此区间中，场效应管V1、V2的驱动波形如图2所示。

在场效应管V1、V2的占空比小于50%时，储能电感L1在场效应管V1、V2导通时储能，同时通过变压器T1对电容C1充电，储能电感L1在场效应管V1、V2关闭时没有能量释放回路，场效应管V1、V2的电压会快速上升，当场效应管V1电压上升到二极管D5、D6，场效应管V1导通，当场效应管V2电压上升到二极管D7、D8的钳位值时，场效应管V2导通，使场效应管V1、V2的开关尖峰控制在钳位值附近，保护了场效应管V1、V2，储能电感L1的电流逐渐减少。

图3为电路启动过程中，场效应管V1驱动波形和场效应管V1开关波形的对应关系图；可以看出，上臂钳位电路2将场效应管V1的最高电压、下臂钳位电路4将场效应管V2的最高电压均钳在设定的电压值上，保证了场效应管V1的安全使用。

同理，下臂钳位电路4将场效应管V2的最高电压均钳在设定的电压值上，保证了场效应管V2的安全使用。

当场效应管V1、V2占空比逐渐增加时，输出电压V0逐渐增加，直到场效应管V1、V2占空比大于50%，输出电压V0稳定，完成了电路的启动过程。

b）正常工作状态

正常工作时，场效应管V1、V2驱动波形如图4所示，此时驱动波形的占空比大于50%，在工作期间内，必然有场效应管导通。

当场效应管V1、V2都导通时，储能电感L1储能，当场效应管V1、V2任一断开时，储能电感L1能量通过变压器T1向初级传输，完成功率变换。

图5为电路正常工作时，场效应管V1驱动波形和场效应管V1开关波形的对应关系图；而场效应管V2驱动波形和场效应管V1开关波形的对应关系图同理。可以看出，电路正常工作状态时，场效应管V1、V2的电压由电路设计决定，在场效应管V1、V2关断瞬间，由于电路漏感造成的开关尖峰由钳位电路限幅，保证了电路安全，同时可以取消一般电路所需的RCD吸收网络，简化了电路设计。

Claims (4)

1.电流型推挽功率变换电路，其特征在于：包括上臂场效应管驱动电路、场效应管V1、上臂钳位电路、下臂场效应管驱动电路、下臂钳位电路、整流电路、场效应管V2、储能电感L1、带中心轴头的变压器T1和蓄电池；

所述上臂场效应管驱动电路的输出端与场效应管V1的栅极连接，上臂钳位电路连接在上臂驱动电路的输出端与场效应管V1的漏极之间，场效应管V1的源极接地；

所述下臂场效应管驱动电路的输出端与场效应管V2的栅极连接，下臂钳位电路连接在上臂驱动电路的输出端与场效应管V2的漏极之间，场效应管V2的源极接地；

所述变压器T1的中心轴头通过储能电感L1连接蓄电池，变压器T1的一端连接场效应管V1的漏极、另一端连接场效应管V2的漏极，变压器T1的副边绕组连接整流电路。

2.根据权利要求1所述的电流型推挽功率变换电路，其特征在于：所述上臂场效应管驱动电路包括直流电源、电阻R1、R2、三极管V3、V4，三极管V3的基极和三极管V4的基极相互并接后与电阻R1连接，所述三极管V3的集电极连接直流电源，所述三极管V3的发射极与三极管V4的发射极并接后连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接场效应管V1的栅极，三极管V4的集电极接地；

下臂场效应管驱动电路包括电阻R3、R4、三极管V5、V6，三极管V5的基极和三极管V6的基极相互并接后与电阻R3连接，所述三极管V5的集电极连接所述直流电源，三极管V5的发射极与三极管V6的发射极并接后连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接场效应管V2的栅极，三极管V6的集电极接地。

3.根据权利要求1所述的电流型推挽功率变换电路，其特征在于：上臂钳位电路包括二极管D5、D6，二极管D5的负极连接场效应管V1的漏极，二极管D5的正极连接二极管D6的正极，二极管D6的负极连接场效应管V1的栅极；

下臂钳位电路包括二极管D7、D8，二极管D7的负极连接场效应管V2的漏极，二极管D7的正极连接二极管D8的正极，二极管D8的负极连接场效应管V2的栅极。

4.根据权利要求1所述的电流型推挽功率变换电路，其特征在于：所述整流电路包括二极管D1、D2、D3、D4以及电容C1，所述二极管D1的正极连接二极管D3的负极连接，所述二极管D2的正极连接二极管D4的负极连接，二极管D1的负极连接二极管D2的负极，二极管D3的正极连接二极管D4的正极，所述电容C1的正极连接二极管D2的负极，电容的负极连接二极管D4DE 正极；

所述二极管D1的正极连接变压器T1的副边绕组的一端，二极管D2的正极连接变压器T1的副边绕组的另一端。