CN212677087U - 一种zvs软开关dc-dc全桥变换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种ZVS软开关DC‑DC全桥变换器。本实用新型涉及电力电子变换技术领域，所述变换器包括电压源Vin、开关管T1、开关管T2、开关管T3、开关管T4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管VD1、二极管VD2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容Cf、电感Lf、电感Lr、原边线圈Lp、副边线圈Ls和负载电阻RL；本实用新型实现了零电压开通关断，电源损耗较低，开关性能良好，电源效率更高，噪声小，提高了电源质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子变换技术领域，是一种ZVS软开关DC-DC全桥变换器。
背景技术
随着电子设备越来越向小型化发展，这就需要DC-DC PWM变换器拥有更小的体积、重量和更高的功率密度，则意味着DC-DC PWM变换器需要有更高的开关频率。而随着开关频率的升高，器件承受的开关应力增大，开关损耗也变大，即“硬开关”。随着开关频率的上升，在硬开关下的DC-DC PWM变换器的开关损耗会成正比地上升，电路的效率大大降低，同时会产生严重的电磁干扰(EMI)噪声。
因此随着现代电力电子技术向更高频的方向发展，PWM硬开关技术使得开关损耗已经成为DC-DC PWM变换器高频化发展的一个显著障碍。
实用新型内容
本实用新型为实现零电压开通关断，电源损耗较低，开关性能良好，电源效率更高，噪声小，提高了电源质量，本实用新型提供了一种ZVS软开关DC-DC全桥变换器，本实用新型提供了以下技术方案：
一种ZVS软开关DC-DC全桥变换器，所述变换器包括电压源Vin、开关管T1、开关管T2、开关管T3、开关管T4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管VD1、二极管VD2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容Cf、电感Lf、电感Lr、原边线圈Lp、副边线圈Ls和负载电阻RL；
所述电压源Vin的正极分别连接开关管T1、二极管D1和电容C1的一端，所述开关管T1的另一端连接开关管T2的一端，二极管D1的另一端连接二极管D2的一端，电容C1的另一端连接电容C2的一端，所述开关管T2、二极管D2和电容C2的另一端连接电压源Vin的负极；
所述电容C1的一端分别连接开关管T3、二极管D3和电容C3的一端，所述开关管T3的另一端连接开关管T4的一端，所述二极管D3的另一端连接二极管D4的一端，所述电容C3的另一端连接电容C4的一端，所述开关管T4、二极管D4和电容C4的另一端连接电压源Vin的负极；
所述电感Lr的一端分别与开关管T1、二极管D1和电容C1的另一端连接，原边线圈Lp的一端分别与开关管T3、二极管D3和电容C3的另一端连接，电感Lr的另一端与原边线圈Lp另一端连接；
所述副边线圈Ls的一端连接二极管VD1的一端，所述二极管VD1的另一端连接电感Lf的一端，所述电感Lf的另一端分别连接电容Cf和负载电阻RL的一端，所述电容Cf和负载电阻RL的另一端连接在副边线圈Ls上，所述副边线圈Ls的另一端连接二极管VD2的一端，所述二极管VD2的另一端连接电感Lf的一端。
优选地，所述开关管T1、开关管T2、开关管T3和开关管T4均采用IRF3710，漏源电压为 100V，正常漏极电流为57A。
优选地，所述二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4采用快恢复二极管DSEP 8-12A，电压和电流额定值为1000V/10A。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型利用电容和电感的谐振，在开关管导通或关断时使开关管两端电压为零或流过的电流为零。相比硬开关技术，软开关技术能够有效地降低开关损耗，减少开关应力，提高开关频率，使功率型器件性能更优。同以往的开关电源相比，所设计的开关电源较好的实现零电压开通关断，电源损耗较低，开关性能良好，电源效率更高，噪声小，提高了电源质量。
附图说明
图1为ZVS软开关DC-DC全桥变换器结构图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本实用新型进行了详细说明。
具体实施例一：
根据图1所示，本实用新型提供一种ZVS软开关DC-DC全桥变换器，具体为：
一种ZVS软开关DC-DC全桥变换器，所述变换器包括电压源Vin、开关管T1、开关管T2、开关管T3、开关管T4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管VD1、二极管VD2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容Cf、电感Lf、电感Lr、原边线圈Lp、副边线圈Ls和负载电阻RL；
所述电压源Vin的正极分别连接开关管T1、二极管D1和电容C1的一端，所述开关管T1的另一端连接开关管T2的一端，二极管D1的另一端连接二极管D2的一端，电容C1的另一端连接电容C2的一端，所述开关管T2、二极管D2和电容C2的另一端连接电压源Vin的负极；
所述电容C1的一端分别连接开关管T3、二极管D3和电容C3的一端，所述开关管T3的另一端连接开关管T4的一端，所述二极管D3的另一端连接二极管D4的一端，所述电容C3的另一端连接电容C4的一端，所述开关管T4、二极管D4和电容C4的另一端连接电压源Vin的负极；
所述电感Lr的一端分别与开关管T1、二极管D1和电容C1的另一端连接，原边线圈Lp的一端分别与开关管T3、二极管D3和电容C3的另一端连接，电感Lr的另一端与原边线圈Lp另一端连接；
所述副边线圈Ls的一端连接二极管VD1的一端，所述二极管VD1的另一端连接电感Lf的一端，所述电感Lf的另一端分别连接电容Cf和负载电阻RL的一端，所述电容Cf和负载电阻RL的另一端连接在副边线圈Ls上，所述副边线圈Ls的另一端连接二极管VD2的一端，所述二极管VD2的另一端连接电感Lf的一端。所述开关管T1、开关管T2、开关管T3和开关管T4均采用IRF3710，漏源电压为100V，正常漏极电流为57A。所述二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4采用快恢复二极管DSEP 8-12A，电压和电流额定值为1000V/10A。
本实用新型并没有对控制方法进行改进，本实用新型的各装置采用的是现有的控制方法，或各装置本身即可实现这个功能。
输入为Vin，T1～T4和并联结电容构成逆变桥，TR为高频变压器升压后接整流桥和滤波电感电容和输出电压Vo。
移相控制方式即指同一桥臂上如T1和T2轮流导通，但不同时导通，二者相差的角度的叫移相角α。T1和T4先导通和为超前桥臂，T2和T3后导通为滞后桥臂，光伏系统输出作为输入直流Vin经过逆变桥变为幅值为输入幅值的交流，再经过高频变压器幅值升高为Vin/K,K为匝数比，再经过整流桥，滤波后输出直流电压。输出直流电压与移相角α成反比，通过移相调节便可以对输出电压进行控制.
该电路实现ZVS的原理就是利用并联结电容和高频变压器漏感以及滤波电感发生谐振，通过移相控制方式，以实现功率开关管的零电压开断。当功率管关断T1(或T4)时，并联结电容C1或C4充电，同时C2或C3放电，这样就实现了T1(或T4)的软关断。而当C1(或C4)的电压上升到Vin时，C2(或C3)的电压下降到零，T1(或T3)的反并联二极管D2(或D3)导通，这就实现了零电压开通。
该电源的主要技术指标为：额定功率1kW，额定输入电压20V，额定输出电压160V，电压纹波范围±5％，额定输出电流：6.25A。控制芯片为TI公司的UC3879，开关频率为78K，死区时间设为600ns，系统调节控制可由UC3879完成。
如图1所示，本发明包括四个功率开关管，并联4个电容，组成一个逆变桥；和一个交流变压器；然后接滤波电感和滤波电容。开关管的驱动由控制电路驱动,在经过隔离驱电路，将驱动脉冲送给驱动管。整个电流原理为：通过高频DC-DC变换，先将低压直流变为高频低压交流，经过高频变压器升压后再整流成高压直流，若对其进行正弦变换，即可得到50Hz、 220V正弦波交流电。而体积小、重量轻、噪音小、效率高。高效的实现了ZVS，频率高、噪声低，纹波小，电源质量高。
以上所述仅是一种ZVS软开关DC-DC全桥变换器的优选实施方式，一种ZVS软开关DC-DC 全桥变换器的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种ZVS软开关DC-DC全桥变换器，其特征是：所述变换器包括电压源Vin、开关管T1、开关管T2、开关管T3、开关管T4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管VD1、二极管VD2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容Cf、电感Lf、电感Lr、原边线圈Lp、副边线圈Ls和负载电阻RL；
所述电压源Vin的正极分别连接开关管T1、二极管D1和电容C1的一端，所述开关管T1的另一端连接开关管T2的一端，二极管D1的另一端连接二极管D2的一端，电容C1的另一端连接电容C2的一端，所述开关管T2、二极管D2和电容C2的另一端连接电压源Vin的负极；
所述电容C1的一端分别连接开关管T3、二极管D3和电容C3的一端，所述开关管T3的另一端连接开关管T4的一端，所述二极管D3的另一端连接二极管D4的一端，所述电容C3的另一端连接电容C4的一端，所述开关管T4、二极管D4和电容C4的另一端连接电压源Vin的负极；
所述电感Lr的一端分别与开关管T1、二极管D1和电容C1的另一端连接，原边线圈Lp的一端分别与开关管T3、二极管D3和电容C3的另一端连接，电感Lr的另一端与原边线圈Lp另一端连接；
所述副边线圈Ls的一端连接二极管VD1的一端，所述二极管VD1的另一端连接电感Lf的一端，所述电感Lf的另一端分别连接电容Cf和负载电阻RL的一端，所述电容Cf和负载电阻RL的另一端连接在副边线圈Ls上，所述副边线圈Ls的另一端连接二极管VD2的一端，所述二极管VD2的另一端连接电感Lf的一端。
2.根据权利要求1所述的一种ZVS软开关DC-DC全桥变换器，其特征是：所述开关管T1、开关管T2、开关管T3和开关管T4均采用IRF3710，漏源电压为100V，正常漏极电流为57A。
3.根据权利要求1所述的一种ZVS软开关DC-DC全桥变换器，其特征是：所述二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4采用快恢复二极管DSEP 8-12A，电压和电流额定值为1000V/10A。
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