專利名稱：一種抑制輸出整流二極管反向尖峰電壓的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及隔離DC/DC變換器的全橋整流電路，適用于大功率隔離型DC/DC變換設(shè)備，尤其涉及ー種抑制輸出整流ニ極管反向尖峰電壓的電路。
背景技術(shù)：
開(kāi)關(guān)型電源變換器的輸出整流ニ極管工作在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)，在換流時(shí)變壓器的副邊存在寄生振蕩，下邊將論述其產(chǎn)生原因及現(xiàn)有的抑制措施。整流橋的寄生振蕩產(chǎn)生與變壓器的漏感或附加的諧振電感與變壓器的繞組電容和整流管的結(jié)電容之間。當(dāng)副邊電壓為零時(shí)，在全橋整流器中四只ニ極管全部導(dǎo)通，輸出濾波電感電流處于自然續(xù)流狀態(tài)。當(dāng)副邊電壓變化為高電壓Ui/n (n為變壓器的匝比)時(shí)，整流橋中有兩只ニ極管要關(guān)斷，有兩只ニ極管繼續(xù)導(dǎo)通。這時(shí)變壓器漏感或附加的諧振電感就開(kāi)始和關(guān)斷的ニ極管的電容諧振，即使采用快恢復(fù)ニ極管，ニ極管仍然要承受至少兩倍的尖峰電壓。副邊漏感上電流是負(fù)載電流和將關(guān)斷的ニ極管的反向恢復(fù)電流之和，此電流和輸出整流ニ極管結(jié)電容諧振的結(jié)果，在關(guān)斷的整流ニ極管上產(chǎn)生較高的尖峰電壓。關(guān)于如何抑制輸出整流ニ極管反向尖峰電壓，在現(xiàn)有的技術(shù)中有兩種電阻電容緩沖吸收，即RC緩沖電路；電阻電容ニ極管緩沖吸收，即RCD緩沖電路。RC緩沖電路如圖I所示，Ui為雙極性電壓源，圖中DI、D2、D3、D4為輸出整流ニ極管圖中Rl、Cl、R2、C2、R3、C3、R4、C4為相應(yīng)整流ニ極管上并聯(lián)的RC緩沖電路。當(dāng)雙極性電壓源Ui輸出電壓為高吋，整流ニ極管Dl、D2、D3、D4中有兩只ニ極管將關(guān)斷，另外兩只繼續(xù)導(dǎo)通，將關(guān)斷的整流ニ極管上并聯(lián)的由電阻和電容串聯(lián)的支路起到吸收作用。而當(dāng)ニ極管再次導(dǎo)通時(shí)，此支路上的電容電荷將被放掉，所有能量消耗在支路電阻上。這種吸收網(wǎng)絡(luò)是有損耗的，相當(dāng)于把整流ニ極管的關(guān)斷損耗轉(zhuǎn)移到了緩沖網(wǎng)絡(luò)上，不利于提高變換器的效率。RCD緩沖電路如圖2所示，是ー種改進(jìn)的吸收電路，它與前面的RC吸收電路區(qū)別在于,吸收電路由箝位ニ極管Ds、箝位電容Cs和回饋電阻Rs組成，Cs的容量較大，當(dāng)雙極性電壓源Ui輸出電壓為零，箝位電容Cs兩端電壓等于輸出電壓，當(dāng)雙極性電壓源Ui變?yōu)楦?或者低)吋，電路中的等效電感與整流管的結(jié)電容開(kāi)始諧振，此時(shí)箝位ニ極管Ds導(dǎo)通，箝位電容Cs參與諧振。由于Cs的容量較大，可以將輸出整流ニ極管上的電壓箝位在一個(gè)適當(dāng)?shù)碾妷褐?，?dāng)電壓源Ui電壓再次變?yōu)榱銜r(shí)，箝位ニ極管Ds關(guān)斷，箝位電容Cs通過(guò)回饋電阻Rs將諧振過(guò)程中増加的能量一部分回饋到輸出負(fù)載RL上，一部分消耗在回饋電阻Rs上。箝位電容Cs放電結(jié)束，其兩端電壓下降到輸出電壓，ー個(gè)工作周期結(jié)束?？梢?jiàn)，RCD緩沖電路可以將輸出整流ニ極管上的電壓箝位在一個(gè)適當(dāng)?shù)碾妷褐?，抑制了高頻電壓振蕩。但缺點(diǎn)非常明顯，能量依然消耗在回饋電阻Rs上，不利于提高效率。以上的吸收方法已經(jīng)記載在作者為阮新波、嚴(yán)仰光的《脈寬調(diào)制DC/DC全橋變換器開(kāi)關(guān)技木》ー書(shū)中。由上面的分析可知，現(xiàn)有的技術(shù)雖然對(duì)輸出整流ニ極管承受的電壓尖峰有一定的抑制作用，但是吸收電路是有損耗的，不利于提高變換器效率。
發(fā)明內(nèi)容[0010]本實(shí)用新型目的在于提供ー種提高變換器的效率、減小電磁輻射的抑制輸出整流ニ極管反向尖峰電壓的電路。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是ー種抑制輸出整流ニ極管反向尖峰電壓的電路，包括由第一ニ極管、第二ニ極管、第三ニ極管、第四ニ極管與變壓器的副邊組成的全橋整流電路、第五ニ極管、第六ニ極管和第二電容，其特征在干所述第六ニ極管和第二電容連接組成ー箝位電路，所述箝位電路的一端與輸出濾波電感的一端以及第一二極管、第三ニ極管的陰極連接，其另一端與第二ニ極管、第四ニ極管的陽(yáng)極連接；所述第五ニ極管的一端與變壓器副邊的中間繞組連接，其另一端連接在第六ニ極管和第二電容的相連端上。進(jìn)ー步，所述箝位電路是由第六ニ極管的陽(yáng)極與第二電容的一端連接組成，所述第六ニ極管的陰極與輸出濾波電感的一端以及第一二極管、第三ニ極管的陰極連接，所述第二電容的另一端與第二ニ極管、第四ニ極管的陽(yáng)極連接；所述第五ニ極管的陽(yáng)極與變壓器副邊的中間繞組連接，其陰極連接在第六ニ極管和第二電容的相連端上?；蛘?，所述箝位電路是由第六ニ極管的陰極與第二電容的一端連接組成，所述第ニ電容的另一端與輸出濾波電感的一端以及第一二極管、第三ニ極管的陰極連接，所述第六ニ極管的陽(yáng)極與第二ニ極管、第四ニ極管的陽(yáng)極連接；所述第五ニ極管的陰極與變壓器副邊的中間繞組連接，其陽(yáng)極連接在第六ニ極管和第二電容的相連端上。進(jìn)ー步，所述第五ニ極管與第六ニ極管和第二電容的相連端之間連接有第一電感。進(jìn)ー步，所述箝位電路與第一ニ極管、第三ニ極管的陰極之間連接有第二電感。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為在全橋整流的基礎(chǔ)上，構(gòu)造ー個(gè)在輸出整流ニ極管換流的過(guò)程中為輸出濾波電感提供一個(gè)不經(jīng)整流電路的續(xù)流通路。本實(shí)用新型的有益效果很好的抑制了輸出整流ニ極管的反向恢復(fù)電壓尖峰，使得器件工作更可靠穩(wěn)定，提高了變換器效率，減小了電磁輻射。

圖I是RC緩沖電路圖。圖2是RCD緩沖電路圖。圖3是本實(shí)用新型的第一種實(shí)施例的電路圖。圖4是本實(shí)用新型的第二種實(shí)施例的電路圖。圖5是本實(shí)用新型的第三種實(shí)施例的電路圖。圖6是本實(shí)用新型的第四種實(shí)施例的電路圖。圖7是本實(shí)用新型的第五種實(shí)施例的電路圖。圖8是本實(shí)用新型的第六種實(shí)施例的電路圖。圖9是本實(shí)用新型的第三種實(shí)施例的初始工作模式示意圖。圖10是本實(shí)用新型的第三種實(shí)施例的電壓源Ui電壓為高時(shí)的工作模式示意圖。[0029]圖11是本實(shí)用新型的第三種實(shí)施例的電壓源Ui電壓由高變?yōu)榱銜r(shí)的工作模式示意圖。圖12是本實(shí)用新型的第三種實(shí)施例的電壓源Ui電壓為低時(shí)的工作模式示意圖。圖13是本實(shí)用新型的第三種實(shí)施例的電壓源Ui電壓由低變?yōu)榱銜r(shí)的工作模式示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本 實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)ー步說(shuō)明，但并不將本實(shí)用新型局限于這些具體實(shí)施方式
。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本實(shí)用新型涵蓋了權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)所可能包括的所有備選方案、改進(jìn)方案和等效方案。實(shí)施例一參見(jiàn)圖3，ー種抑制輸出整流ニ極管反向尖峰電壓的電路，包括由第一ニ極管D1、第二ニ極管D2、第三ニ極管D3、第四ニ極管D4與變壓器T的副邊組成的全橋整流電路、第五ニ極管D5、第六ニ極管D6和第二電容C2，所述第六ニ極管D6和第二電容C2連接組成一箝位電路，所述箝位電路的一端與輸出濾波電感Lf的一端以及第一二極管D1、第三ニ極管D3的陰極連接，其另一端與第二ニ極管D2、第四ニ極管D4的陽(yáng)極連接；所述第五ニ極管D5的一端與變壓器T副邊的中間繞組連接，其另一端連接在第六ニ極管D6和第二電容C2的相連端上。所述箝位電路是由第六ニ極管D6的陽(yáng)極與第二電容C2的一端連接組成，所述第六ニ極管D6的陰極與輸出濾波電感Lf的一端以及第一二極管D1、第三ニ極管D3的陰極連接，所述第二電容C2的另一端與第二ニ極管D2、第四ニ極管D4的陽(yáng)極連接；所述第五ニ極管D5的陽(yáng)極與變壓器T副邊的中間繞組連接，其陰極連接在第六ニ極管D6和第二電容C2的相連端上。本實(shí)用新型在換流的過(guò)程中通過(guò)箝位電路的第二電容C2、第六ニ極管D6為輸出濾波電感Lf提供一個(gè)不經(jīng)整流電路的續(xù)流通路，從而抑制了ニ極管的關(guān)斷尖峰。具體的エ作模式見(jiàn)實(shí)施例三。實(shí)施例ニ參見(jiàn)圖4，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于所述第五ニ極管D5與第六ニ極管D6和第二電容C2的相連端之間連接有第一電感LI。其余結(jié)構(gòu)和功能與實(shí)施例一相同。實(shí)施例三參見(jiàn)圖5，本實(shí)施例與實(shí)施例ニ的不同之處在于所述箝位電路的第六ニ極管D6的陰極與第一ニ極管D1、第三ニ極管D3的陰極之間連接有第二電感L2。其余結(jié)構(gòu)和功能與實(shí)施例二相同。圖9-13為圖5的工作模式圖，其中粗體黑線為相應(yīng)模式下電流的實(shí)際所走路徑，細(xì)線為在該模式下不參與工作。初始狀態(tài)，參考圖9，電壓源Ui電壓為零吋，輸出濾波電感電流經(jīng)負(fù)載通過(guò)箝位電路的第六ニ極管D6續(xù)流。參照?qǐng)D10，當(dāng)電壓源Ui電壓為高吋，Uin通過(guò)變壓器一路由第一ニ極管D1、第二ニ極管D2向負(fù)載提供能量，另一路通過(guò)第五ニ極管D5、第一電感LI對(duì)箝位電路的第二ニ極管C2充電，由于箝位電路的第六ニ極管D6此時(shí)的陽(yáng)極電壓比陰極電壓低，故箝位電路的第六ニ極管D6此時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。參照?qǐng)D11，當(dāng)電壓源Ui電壓再次為零時(shí)，第一ニ極管Dl、第二ニ極管D2關(guān)斷，由于此時(shí)箝位電路的第六ニ極管D6導(dǎo)通，第一ニ極管Dl、第二ニ極管D2被箝位，輸出濾波電感電流不會(huì)經(jīng)過(guò)第一ニ極管D1、第二ニ極管D2的結(jié)電容而是經(jīng)箝位電路的第二ニ極管C2通過(guò)箝位電路的第六ニ極管D6續(xù)流，從而抑制了ニ極管的關(guān)斷尖峰。參照?qǐng)D12，當(dāng)電壓源Ui電壓為低吋，Uin通過(guò)變壓器一路由第三ニ極管D3、第四ニ極管D4向負(fù)載提供能量，另一路通過(guò)第五ニ極管D5、第一電感LI對(duì)箝位電路的第二ニ極管C2充電，由于箝位電路的第六ニ極管D6此時(shí)的陽(yáng)極電壓比陰極電壓低，故箝位電路的第六ニ極管D6此時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。參照?qǐng)D13，當(dāng)電壓源Ui電壓再次為零時(shí)，第三ニ極管D3、第四ニ極管D4關(guān)斷，由于此時(shí)箝位電路的第六ニ極管D6導(dǎo)通，第三ニ極管D3、第四ニ極管D4被箝位，輸出濾波電 感電流不會(huì)經(jīng)過(guò)第三ニ極管D3、第四ニ極管D4的結(jié)電容而是經(jīng)箝位電路的第二ニ極管C2通過(guò)箝位電路的第六ニ極管D6續(xù)流，從而抑制了ニ極管的關(guān)斷尖峰。實(shí)施例四參見(jiàn)圖6，本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于所述箝位電路是由第六ニ極管D6的陰極與第二電容C2的一端連接組成,所述第二電容C2的另一端與輸出濾波電感Lf的一端以及第一二極管D1、第三ニ極管D3的陰極連接，所述第六ニ極管D6的陽(yáng)極與第二ニ極管D2、第四ニ極管D4的陽(yáng)極連接；所述第五ニ極管D5的陰極與變壓器T副邊的中間繞組連接，其陽(yáng)極連接在第六ニ極管D6和第二電容C2的相連端上。其余結(jié)構(gòu)和功能與實(shí)施例一相同。實(shí)施例五參見(jiàn)圖7，本實(shí)施例與實(shí)施例四的不同之處在于所述第五ニ極管D5與第六ニ極管D6和第二電容C2的相連端之間連接有第一電感LI。其余結(jié)構(gòu)和功能與實(shí)施例四相同。實(shí)施例六參見(jiàn)圖8，本實(shí)施例與實(shí)施例五的不同之處在于所述箝位電路的第二電容C2的另一端與第一ニ極管D1、第三ニ極管D3的陰極之間連接有第二電感L2。其余結(jié)構(gòu)和功能與實(shí)施例五相同。
權(quán)利要求1.一種抑制輸出整流二極管反向尖峰電壓的電路，包括由第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管與變壓器的副邊組成的全橋整流電路、第五二極管、第六二極管和第二電容，其特征在于所述第六二極管和第二電容連接組成一箝位電路，所述箝位電路的一端與輸出濾波電感的一端以及第一二極管、第三二極管的陰極連接，其另一端與第二二極管、第四二極管的陽(yáng)極連接；所述第五二極管的一端與變壓器副邊的中間繞組連接，其另一端連接在第六二極管和第二電容的相連端上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種抑制輸出整流二極管反向尖峰電壓的電路，其特征在于所述箝位電路是由第六二極管的陽(yáng)極與第二電容的一端連接組成，所述第六二極管的陰極與輸出濾波電感的一端以及第一二極管、第三二極管的陰極連接，所述第二電容的另一端與第二二極管、第四二極管的陽(yáng)極連接；所述第五二極管的陽(yáng)極與變壓器副邊的中間繞組連接，其陰極連接在第六二極管和第二電容的相連端上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種抑制輸出整流二極管反向尖峰電壓的電路，其特征在于所述箝位電路是由第六二極管的陰極與第二電容的一端連接組成，所述第二電容的另一端與輸出濾波電感的一端以及第一二極管、第三二極管的陰極連接，所述第六二極管的陽(yáng)極與第二二極管、第四二極管的陽(yáng)極連接；所述第五二極管的陰極與變壓器副邊的中間繞組連接，其陽(yáng)極連接在第六二極管和第二電容的相連端上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種抑制輸出整流二極管反向尖峰電壓的電路，其特征在于所述第五二極管與第六二極管和第二電容的相連端之間連接有第一電感。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抑制輸出整流二極管反向尖峰電壓的電路，其特征在于所述箝位電路與第一二極管、第三二極管的陰極之間連接有第二電感。
專利摘要一種抑制輸出整流二極管反向尖峰電壓的電路，包括由第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管與變壓器的副邊組成的全橋整流電路、第五二極管、第六二極管和第二電容，所述第六二極管和第二電容連接組成一箝位電路，所述箝位電路的一端與輸出濾波電感的一端以及第一二極管、第三二極管的陰極連接，其另一端與第二二極管、第四二極管的陽(yáng)極連接；所述第五二極管的一端與變壓器副邊的中間繞組連接，其另一端連接在第六二極管和第二電容的相連端上。本實(shí)用新型的有益效果很好的抑制了輸出整流二極管的反向恢復(fù)電壓尖峰，使得器件工作更可靠穩(wěn)定，提高了變換器效率，減小了電磁輻射。
文檔編號(hào)H02M1/32GK202395651SQ20112050398
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者汪維玉, 郭衛(wèi)農(nóng) 申請(qǐng)人:杭州中恒電氣股份有限公司