移相全橋零電壓開關(guān)變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種移相全橋零電壓開關(guān)變換器，特別是其中的原邊有源箝位電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國家電網(wǎng)公司大力推動電動車充電站的發(fā)展，動力電池的發(fā)展要求大功率的電動汽車充電機的跟進。移相全橋零電壓開關(guān)變換器因其諸多優(yōu)點，在中大功率電源中得到了廣泛的應(yīng)用，該電路拓撲輸出整流二極管硬開關(guān)開通與關(guān)斷，帶了電壓尖峰增加了EMI干擾。目前研宄諸多的是在原邊或副邊加箝位二極管，箝位的位置又有所不同，總結(jié)起來有以下幾種:
[0003](I)在原邊加箝位二極管，這又分為兩種:變壓器超前型(變壓器與超前橋臂連接為變壓器超前型)見圖1;變壓器滯后型(變壓器與滯后橋臂連接為變壓器滯后型)見圖2。原理都是當(dāng)變壓器副邊二極管電壓尖峰反射到原邊的電壓高于母線電壓時，箝位二極管導(dǎo)通，把電壓箝位到母線電壓。這兩種箝位方式優(yōu)點是解決了副邊整流二極管的電壓尖峰，也有不足之處，由于箝位二極管多是高耐壓二極管，正向?qū)▔航礦f較大，引入了箝位二極管導(dǎo)通損耗，導(dǎo)致效率不能夠有效提高。
[0004](2)在副邊加無源、無損吸收電路，一種典型的是在副邊加無源無損箝位電路，(見圖3)，Cr、D9、DlO為外加電路，構(gòu)成副邊箝位電路。當(dāng)副邊二極管關(guān)斷時，二極管上反向恢復(fù)尖峰電壓通過Cr和DlO給輸出電容充電，使尖峰電壓箝位到輸出電容上電壓。當(dāng)原邊開關(guān)管超前臂(Ql或Q3)關(guān)斷后，Cr上面電壓反射到原邊，使原邊電流復(fù)位到零，實現(xiàn)了原邊零電流開關(guān)。這種電路的缺點是當(dāng)輸出電壓很高、輸出短路時，由于Lf較大，加上Cr上面能量，短路瞬間D9上面沖擊電流過大，超過了 D9所能承受的電流范圍，易沖壞D9 二極管。另外，原邊開關(guān)管開通時，副邊要給Cr充電，導(dǎo)致原邊開關(guān)管的沖擊電流過大，當(dāng)箝位電容Cr箝位時，輸出電感上面電流有Cr提供，不反饋到原邊，導(dǎo)致原邊開關(guān)管超前臂Q1、Q3失去零電壓條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種移相全橋零電壓開關(guān)變換器，用以解決現(xiàn)有電路的缺陷。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0007]一種移相全橋零電壓開關(guān)變換器，其主電路包括輸入直流電源，全橋逆變電路，變壓器，不控整流電路和濾波輸出電路；全橋逆變電路中設(shè)有變壓器原邊的有源箝位電路，包括兩個箝位開關(guān)管(Q5，Q6)，以及一個諧振電容或功率電阻；在全橋電路中，兩個箝位開關(guān)管(Q5，Q6)形成新的一對橋臂，兩個箝位開關(guān)管(Q5，Q6)之間的連接點通過所述諧振電容或功率電阻連接在變壓器原邊與全橋逆變電路的電感(Lr)之間。
[0008]兩個箝位開關(guān)管(Q5，Q6)是MOSFET或半導(dǎo)體三極管。
[0009]兩個箝位開關(guān)管(Q5，Q6)可以與全橋逆變電路的主開關(guān)管規(guī)格相同，或者電流、導(dǎo)通內(nèi)阻小于主開關(guān)管。
[0010]本發(fā)明在變壓器原邊的全橋逆變電路中，利用箝位開關(guān)管形成新的電路拓撲，既避免了副邊加箝位電路的缺陷，也克服了現(xiàn)有的原邊箝位導(dǎo)通損耗高、導(dǎo)通效率無法有效提高的問題。
【附圖說明】
[0011]圖1現(xiàn)有技術(shù)中的變壓器超前型電路拓撲圖；
[0012]圖2現(xiàn)有技術(shù)中的滯后型電路拓撲圖；
[0013]圖3現(xiàn)有技術(shù)中的副邊加無源、無損吸收電路拓撲圖；
[0014]圖4為本發(fā)明的一種原邊有源無損箝位電路的實施例；
[0015]圖5為圖4電路的波形圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0017]如圖4所示的一種移相全橋零電壓開關(guān)變換器主電路，其主體結(jié)構(gòu)由輸入直流電源vin，全橋逆變電路，變壓器，不控整流電路和濾波輸出電路構(gòu)成。
[0018]其特點在于虛線部分的原邊有源箝位電路，包括諧振電容Cx和箝位開關(guān)管Q5，Q6，Q5、Q6也包括其上的反并聯(lián)二極管D5、D6和并聯(lián)電容C5、C6。在Ql、Q2、Q3、Q4形成的全橋電路中，Q5，Q6形成新的一對橋臂，Q5連接電源正極，Q6連接電源負極，Q5與Q6之間的連接點通過諧振電感Cx連接在變壓器Tr原邊與逆變電路的電感Lr之間(變壓器Tr原邊同名端)。
[0019]諧振電容Cx是高壓諧振電容，可以對箝位開關(guān)管Q5、Q6上電流起到阻尼作用。作為其他實施方式，也可以是功率電阻，對箝位開關(guān)管起到泄能作用，阻值選取較小的功率電阻，可以由設(shè)計人員根據(jù)具體情況進行設(shè)計。
[0020]開關(guān)管Q5、Q6是MOSFET。作為其他實施方式，也可以是半導(dǎo)體三極管?？梢耘c主開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4相同規(guī)格的開關(guān)管，也可以選取電流較小、低導(dǎo)通內(nèi)阻的開關(guān)管，以減小導(dǎo)通損耗，便于驅(qū)動電路的設(shè)計。開關(guān)管Q5、Q6在開通與關(guān)斷時都是軟開關(guān)，控制導(dǎo)通角可以實現(xiàn)ZVS (零電壓開關(guān))開通，ZCS (零電流開關(guān))關(guān)斷。
[0021]圖4電路的工作原理如下:見圖5，在[t7，t8]時段，t7時刻，Q2、Q3導(dǎo)通，Cdki上面的電壓上升到VwK(K為系數(shù))，此時Ubc上面的電壓上升到V in，C點電位下降到0，D6自然導(dǎo)通，將C6上面電壓泄放到零，此時開通Q6，Q6零電壓開通，Q6將BC點電位箝位到Vin，將Cdki電壓箝位在V in/K，消除整流二極管上面的電壓尖峰和二極管反相恢復(fù)帶來的損耗。此時iLr= _i 4，ip= i Lr+ie°到t8時刻，i6線性下降到零，此時關(guān)斷Q6，實現(xiàn)零電流關(guān)斷；在[tl6，tl7]時段，tl6時刻，Q1、Q4導(dǎo)通，Cdk2上面的電壓上升到V in/K，此時Uc^面的電壓上升到Vin，B點電位下降到0，D5自然導(dǎo)通，此時開通Q5，Q5零電壓開通，Q6將CB點電位箝位到Vin，將Cdk2電壓箝位在V in/K，消除整流二極管上面的電壓尖峰和二極管反相恢復(fù)帶來的損耗。此時U= _:U，ip= I Lr+ie°到tl7時刻，i5線性下降到零，此時關(guān)斷Q5，實現(xiàn)零電流關(guān)斷。
[0022]以上給出了具體的實施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費創(chuàng)造性勞動。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種移相全橋零電壓開關(guān)變換器，其主電路包括輸入直流電源，全橋逆變電路，變壓器，不控整流電路和濾波輸出電路；其特征在于，全橋逆變電路中設(shè)有變壓器原邊的有源箝位電路，包括兩個箝位開關(guān)管(Q5，Q6)，以及一個諧振電容或功率電阻；在全橋電路中，兩個箝位開關(guān)管(Q5，Q6)形成新的一對橋臂，兩個箝位開關(guān)管(Q5，Q6)之間的連接點通過所述諧振電容或功率電阻連接在變壓器原邊與全橋逆變電路的電感(Lr)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移相全橋零電壓開關(guān)變換器，其特征在于，兩個箝位開關(guān)管(Q5，Q6)是MOSFET或半導(dǎo)體三極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移相全橋零電壓開關(guān)變換器，其特征在于，兩個箝位開關(guān)管(Q5，Q6)可以與全橋逆變電路的主開關(guān)管規(guī)格相同，或者電流、導(dǎo)通內(nèi)阻小于主開關(guān)管。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種移相全橋零電壓開關(guān)變換器，其主電路包括輸入直流電源，全橋逆變電路，變壓器，不控整流電路和濾波輸出電路；其特征在于，全橋逆變電路中設(shè)有變壓器原邊的有源箝位電路，包括兩個箝位開關(guān)管(Q5，Q6)，以及一個諧振電容或功率電阻；在全橋電路中，兩個箝位開關(guān)管(Q5，Q6)形成新的一對橋臂，兩個箝位開關(guān)管(Q5，Q6)之間的連接點通過所述諧振電容或功率電阻連接在變壓器原邊與全橋逆變電路的電感(Lr)之間。本發(fā)明在變壓器原邊的全橋逆變電路中，利用箝位開關(guān)管形成新的電路拓撲，既避免了副邊加箝位電路的缺陷，也克服了現(xiàn)有的原邊箝位導(dǎo)通損耗高、導(dǎo)通效率無法有效提高的問題。
【IPC分類】H02M3-335
【公開號】CN104539161
【申請?zhí)枴緾N201410724389
【發(fā)明人】朱子庚, 李彩生, 鄧長吉, 韓海倫, 黃棟杰, 董欽, 劉向立, 王攀攀, 李 杰
【申請人】許繼電氣股份有限公司, 許繼電源有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月2日