專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有開(kāi)關(guān)電容的隔離型交錯(cuò)并聯(lián)dc/dc變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及直流一直流變換器，具體說(shuō)是一種具有開(kāi)關(guān)電容的隔離型 交錯(cuò)并聯(lián)DC/DC變換器。
背景技術(shù)：
常規(guī)的反激型(Flyback)交錯(cuò)并聯(lián)直流一直流變換器，包括兩個(gè)反激變壓器， 兩個(gè)輸出二極管，兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管，第一反激變壓器的第一繞組的一端以及第 二反激變壓器的第一繞組的一端共同與輸入電源的正端相連，第一反激變壓器 的第一繞組的另一端與第一功率開(kāi)關(guān)管的漏極相連，第二反激變壓器的第一繞 組的另一端與第二功率開(kāi)關(guān)管的漏極相連。第一反激變壓器的第二繞組的一端 以及第二反激變壓器的第二繞組的一端共同與輸出電容的負(fù)端相連，第一反激 變壓器的第二繞組的另一端與第一輸出二極管的陽(yáng)極相連，第二反激變壓器的 第二繞組的另一端與第二輸出二極管的陽(yáng)極相連，第一與第二輸出二極管的陰 極共同與輸出電容的正端相連。這種交錯(cuò)并聯(lián)直流一直流變換器輸出功率等級(jí) 較小，功率開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力較大，功率開(kāi)關(guān)管為硬開(kāi)關(guān)工作，開(kāi)關(guān)損耗較大。 近年來(lái)，相繼研究了一些軟開(kāi)關(guān)電路，主要有兩種 一種是通過(guò)附加有源功率 開(kāi)關(guān)和無(wú)源電感、電容等器件實(shí)現(xiàn)功率開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)；另一種是通過(guò)附加二 極管和無(wú)源電感、電容等器件實(shí)現(xiàn)功率開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)。這兩種方法雖然可以 實(shí)現(xiàn)功率開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)，但是外加電路復(fù)雜，而且不能降低功率開(kāi)關(guān)管的電 壓應(yīng)力，也不能提高變換器的輸出功率等級(jí)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供功率開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)管數(shù)量 少，成本低，無(wú)能量損耗且能提高輸出功率等級(jí)的具有開(kāi)關(guān)電容的隔離型交錯(cuò) 并聯(lián)DC/DC變換器。
為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，具有開(kāi)關(guān)電容的隔離型交 錯(cuò)并聯(lián)DC/DC變換器包括兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管，兩個(gè)箝位二極管，兩個(gè)輸出二極管， 兩個(gè)輔助功率開(kāi)關(guān)管，兩個(gè)箝位電容，兩個(gè)開(kāi)關(guān)電容， 一個(gè)輸出電容和兩個(gè)反 激變壓器，第一反激變壓器有兩個(gè)繞組，第二反激變壓器有兩個(gè)繞組，第一反 激變壓器的第一繞組的一端與第二反激變壓器的第一繞組的一端以及輸入電源 的正端相連，第一反激變壓器的第一繞組的另一端與第一功率開(kāi)關(guān)管的漏極以 及第一輔助功率開(kāi)關(guān)管的源極相連，第一輔助功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第一箝位電容的一端相連，第一箝位電容的另一端以及第一功率開(kāi)關(guān)管的源極與輸入電源 的地相連，第二反激變壓器的第一繞組的另一端與第二功率開(kāi)關(guān)管的漏極以及 第二輔助功率開(kāi)關(guān)管的源極相連，第二輔助功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第二箝位電容 的一端相連，第二箝位電容的另一端以及第二功率開(kāi)關(guān)管的源極與輸入電源的 地相連，第一反激變壓器的第二繞組的一端與第一箝位二極管的陽(yáng)極以及第二 開(kāi)關(guān)電容的一端相連，第一箝位二極管的陰極與第一輸出二極管的陽(yáng)極以及第 一開(kāi)關(guān)電容的一端相連，第二反激變壓器的第二繞組的一端與第二箝位二極管 的陽(yáng)極以及第一開(kāi)關(guān)電容的另一端相連，第二箝位二極管的陰極與第二輸出二 極管的陽(yáng)極以及第二開(kāi)關(guān)電容的另一端相連，第一輸出二極管的陰極與第二輸 出二極管的陰極以及輸出電容的正端相連，輸出電容的負(fù)端與第一反激變壓器 的第二繞組的另一端以及第二反激變壓器的第二繞組的另一端共同與輸出的地 相連；上述第一反激變壓器的第一繞組與輸入電源正端的連接端和第一反激變 壓器的第二繞組與輸出的地的連接端為第一反激變壓器的同名端；第二反激變 壓器的第一繞組與輸入電源正端的連接端和第二反激變壓器的第二繞組與輸出 的地的連接端為第二反激變壓器的同名端。
工作時(shí)，利用兩個(gè)反激變壓器的第二繞組和與之串聯(lián)的開(kāi)關(guān)電容實(shí)現(xiàn)了電 路的高輸出功率等級(jí)；利用第一功率開(kāi)關(guān)管漏、源極間自身存在的并聯(lián)電容以 及第二功率開(kāi)關(guān)管漏、源極間自身存在的并聯(lián)電容，實(shí)現(xiàn)了第一功率開(kāi)關(guān)管和
第二功率開(kāi)關(guān)管的零電壓關(guān)斷；兩個(gè)箝位電容收集第一反激變壓器與第二反激 變壓器的漏感能量，并最終轉(zhuǎn)移到輸入端，實(shí)現(xiàn)了箝位電路的無(wú)損吸收。在整 個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，通過(guò)控制第一功率開(kāi)關(guān)管、第二功率開(kāi)關(guān)管和第一輔助開(kāi)關(guān)管、 第二輔助開(kāi)關(guān)管的門(mén)極脈沖，可使第一、第二功率開(kāi)關(guān)管，第一、第二輔助開(kāi) 關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通和零電壓關(guān)斷。
本實(shí)用新型的具有開(kāi)關(guān)電容的隔離型交錯(cuò)并聯(lián)DC/DC變換器，利用兩個(gè)反 激變壓器的第二繞組和與之串聯(lián)的開(kāi)關(guān)電容提高了變換器的輸出功率等級(jí)，利 用第一輔助開(kāi)關(guān)管與第一箝位電容組成的串聯(lián)電路以及第二輔助開(kāi)關(guān)管與第二 箝位電容組成的串聯(lián)電路無(wú)損地吸收和轉(zhuǎn)移了兩個(gè)反激變壓器的漏感能量，并 實(shí)現(xiàn)了第一、第二功率開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通，利用第一、第二功率開(kāi)關(guān)管自身 存在的并聯(lián)電容實(shí)現(xiàn)了第一、第二功率開(kāi)關(guān)管的零電壓關(guān)斷，利用第一、第二 功率開(kāi)關(guān)管和第一、第二輔助開(kāi)關(guān)管的門(mén)極安排，實(shí)現(xiàn)了第一、第二輔助開(kāi)關(guān) 管的零電壓開(kāi)通和零電壓關(guān)斷，無(wú)需額外的電感元件，從而附加元件少，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，成本低，無(wú)需額外的檢測(cè)電路，電路中無(wú)能量損耗元件，可提高變換器的輸出增益與電路效率，且換流過(guò)程中，功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)無(wú)電壓過(guò)沖，續(xù)流
二極管關(guān)斷時(shí)無(wú)電流過(guò)沖。


圖1是具有開(kāi)關(guān)電容的隔離型交錯(cuò)并聯(lián)DC/DC變換器的電路圖。
具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的具有開(kāi)關(guān)電容的隔離型交錯(cuò)并聯(lián)DC/DC變換器包 括兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管S1、 S2，兩個(gè)箝位二極管Dcl、 Dc2，兩個(gè)輸出二極管Dol、 Do2，兩個(gè)輔助功率開(kāi)關(guān)管Scl、 Sc2，兩個(gè)箝位電容Ccl、 Cc2，兩個(gè)開(kāi)關(guān)電容 Cfl、 Cf2， 一個(gè)輸出電容Co和兩個(gè)反激變壓器，第一反激變壓器有兩個(gè)繞組 Lla、 Llb，第二反激變壓器有兩個(gè)繞組L2a、 L2b，第一反激變壓器的第一繞組 Lla的一端與第二反激變壓器的第一繞組L2a的一端以及輸入電源的正端相連， 第一反激變壓器的第一繞組Lla的另一端與第一功率開(kāi)關(guān)管Sl的漏極以及第一 輔助功率開(kāi)關(guān)管Scl的源極相連，第一輔助功率開(kāi)關(guān)管Scl的漏極與第一箝位 電容Ccl的一端相連，第一箝位電容Ccl的另一端以及第一功率開(kāi)關(guān)管Sl的 源極與輸入電源的地相連，第二反激變壓器的第一繞組L2a的另一端與第二功 率開(kāi)關(guān)管S2的漏極以及第二輔助功率開(kāi)關(guān)管Sc2的源極相連，第二輔助功率開(kāi) 關(guān)管Sc2的漏極與第二箝位電容Cc2的一端相連，第二箝位電容Cc2的另一端 以及第二功率開(kāi)關(guān)管S2的源極與輸入電源的地相連，第一反激變壓器的第二繞 組Llb的一端與第一箝位二極管Dcl的陽(yáng)極以及第二開(kāi)關(guān)電容Cf2的一端相連， 第一箝位二極管Del的陰極與第一輸出二極管Dol的陽(yáng)極以及第一開(kāi)關(guān)電容 Cfl的一端相連，第二反激變壓器的第二繞組L2b的一端與第二箝位二極管Dc2 的陽(yáng)極以及第一開(kāi)關(guān)電容Cfl的另一端相連，第二箝位二極管Dc2的陰極與第 二輸出二極管Do2的陽(yáng)極以及第二開(kāi)關(guān)電容CG的另一端相連，第一輸出二極 管Dol的陰極與第二輸出二極管Do2的陰極以及輸出電容Co的正端相連，輸 出電容Co的負(fù)端與第一反激變壓器的第二繞組Lib的另一端以及第二反激變 壓器的第二繞組L2b的另一端共同與輸出的地相連；上述第一反激變壓器的第 一繞組Lla與輸入電源正端的連接端和第一反激變壓器的第二繞組Lib與輸出 的地的連接端為第一反激變壓器的同名端；第二反激變壓器的第一繞組L2a與 輸入電源正端的連接端和第二反激變壓器的第二繞組L2b與輸出的地的連接端 為第二反激變壓器的同名端。
具有開(kāi)關(guān)電容的隔離型交錯(cuò)并聯(lián)DC/DC變換器存在四種換流情況，即第一 功率開(kāi)關(guān)管Sl關(guān)斷與第一輔助開(kāi)關(guān)管Scl開(kāi)通之間的換流；第一輔助開(kāi)關(guān)管Scl關(guān)斷與第一開(kāi)關(guān)管Sl開(kāi)通之間的換流；第二功率開(kāi)關(guān)管S2關(guān)斷與第二輔助 開(kāi)關(guān)管Sc2開(kāi)通之間的換流;第二輔助開(kāi)關(guān)管Sc2關(guān)斷與第二功率開(kāi)關(guān)管S2開(kāi) 通之間的換流。由于電路的對(duì)稱(chēng)性，僅以第一功率開(kāi)關(guān)管Sl的換流過(guò)程為例分 析如下
第一功率開(kāi)關(guān)管Sl關(guān)斷與第一輔助開(kāi)關(guān)管Scl開(kāi)通的換流過(guò)程 換流之前，電路處于第一功率開(kāi)關(guān)管S1、第二功率開(kāi)關(guān)管S2開(kāi)通，第一箝 位二極管Dcl、第一輸出二極管Dol、第二箝位二極管Dc2、第二輸出二極管 Do2關(guān)斷的穩(wěn)定工作狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝还β书_(kāi)關(guān)管Sl關(guān)斷時(shí)，由于第一功率開(kāi)關(guān)管 Sl自身存在并聯(lián)電容，第一功率開(kāi)關(guān)管Sl的電壓從零開(kāi)始以一定斜率線性上 升，即第一功率開(kāi)關(guān)管Sl實(shí)現(xiàn)了零電壓關(guān)斷。第一功率開(kāi)關(guān)管Sl的電壓上升 到一定值時(shí)，第一輔助開(kāi)關(guān)管Scl的體內(nèi)二極管開(kāi)通，第一輔助開(kāi)關(guān)管Scl的 電壓為零，第一反激變壓器的漏感能量轉(zhuǎn)移到第一箝位電容Ccl上，第一輔助 開(kāi)關(guān)管Scl的體內(nèi)二極管開(kāi)通后，給出第一輔助開(kāi)關(guān)管Scl的門(mén)極信號(hào)，實(shí)現(xiàn) 了第一輔助開(kāi)關(guān)管Scl的零電壓開(kāi)通。在這個(gè)過(guò)程，第一箝位二極管Dcl、第二 輸出二極管Do2導(dǎo)通，反激變壓器能量開(kāi)始向電路的輸出端轉(zhuǎn)移。之后，電路 進(jìn)入第一功率管S1關(guān)斷，第一輔助開(kāi)關(guān)管Scl開(kāi)通，第一箝位二極管Dcl、第 二輸出二極管Do2開(kāi)通的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。
第一輔助開(kāi)關(guān)管Scl關(guān)斷與第一功率開(kāi)關(guān)管Sl開(kāi)通的換流過(guò)程 第一輔助開(kāi)關(guān)管Scl關(guān)斷前，第一反激變壓器的漏感與第一箝位電容Ccl 諧振，第一箝位二極管Dcl、第二輸出二極管Do2處于導(dǎo)通的穩(wěn)定運(yùn)行工作狀 態(tài)。第一輔助開(kāi)關(guān)管Scl關(guān)斷時(shí)，由于第一功率開(kāi)關(guān)管S1自身存在并聯(lián)電容， 第一輔助開(kāi)關(guān)管Scl電壓從零開(kāi)始以一定斜率線性上升，即第一輔助開(kāi)關(guān)管Scl 實(shí)現(xiàn)了零電壓關(guān)斷。第一反激變壓器的漏感與第一功率開(kāi)關(guān)管Sl上并聯(lián)電容諧 振，第一功率開(kāi)關(guān)管S1上并聯(lián)電容能量向第一反激變壓器的漏感轉(zhuǎn)移，第一功 率開(kāi)關(guān)管Sl的電壓從一定值開(kāi)始以一定斜率下降，當(dāng)?shù)谝还β书_(kāi)關(guān)管Sl的電 壓下降到零時(shí)，第一功率開(kāi)關(guān)管Sl的體內(nèi)二極管開(kāi)通，第一功率開(kāi)關(guān)管Sl的 體內(nèi)二極管開(kāi)通后，給出第一功率開(kāi)關(guān)管S1門(mén)極信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了第一功率開(kāi)關(guān)管 Sl的零電壓開(kāi)通。第一箝位二極管Dcl、第二輸出二極管Do2的電流從一定值 開(kāi)始以一定斜率下降，當(dāng)?shù)谝惑槲欢O管Dcl、第二輸出二極管Do2的電流下 降到零時(shí)，第一箝位二極管Dcl、第二輸出二極管Do2關(guān)斷。這樣，第一箝位 二極管Dcl、第二輸出二極管Do2的反向恢復(fù)電流為零，大大減小了第一箝位 二極管Dcl、第二輸出二極管Do2帶來(lái)的反向恢復(fù)損耗。之后，電路進(jìn)入第一 功率開(kāi)關(guān)管S1導(dǎo)通，第一箝位二極管Dcl、第二輸出二極管Do2關(guān)斷的穩(wěn)定運(yùn) 行狀態(tài)。
權(quán)利要求1. 一種具有開(kāi)關(guān)電容的隔離型交錯(cuò)并聯(lián)DC/DC變換器，其特征是包括兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管(S1、S2)，兩個(gè)箝位二極管(Dc1、Dc2)，兩個(gè)輸出二極管(Do1、Do2)，兩個(gè)輔助功率開(kāi)關(guān)管(Sc1、Sc2)，兩個(gè)箝位電容(Cc1、Cc2)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)電容(Cf1、Cf2)，一個(gè)輸出電容(Co)和兩個(gè)反激變壓器，第一反激變壓器有兩個(gè)繞組(L1a、L1b)，第二反激變壓器有兩個(gè)繞組(L2a、L2b)，第一反激變壓器的第一繞組(L1a)的一端與第二反激變壓器的第一繞組(L2a)的一端以及輸入電源的正端相連，第一反激變壓器的第一繞組(L1a)的另一端與第一功率開(kāi)關(guān)管(S1)的漏極以及第一輔助功率開(kāi)關(guān)管(Sc1)的源極相連，第一輔助功率開(kāi)關(guān)管(Sc1)的漏極與第一箝位電容(Cc1)的一端相連，第一箝位電容(Cc1)的另一端以及第一功率開(kāi)關(guān)管(S1)的源極與輸入電源的地相連，第二反激變壓器的第一繞組(L2a)的另一端與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的漏極以及第二輔助功率開(kāi)關(guān)管(Sc2)的源極相連，第二輔助功率開(kāi)關(guān)管(Sc2)的漏極與第二箝位電容(Cc2)的一端相連，第二箝位電容(Cc2)的另一端以及第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的源極與輸入電源的地相連，第一反激變壓器的第二繞組(L1b)的一端與第一箝位二極管(Dc1)的陽(yáng)極以及第二開(kāi)關(guān)電容(Cf2)的一端相連，第一箝位二極管(Dc1)的陰極與第一輸出二極管(Do1)的陽(yáng)極以及第一開(kāi)關(guān)電容(Cf1)的一端相連，第二反激變壓器的第二繞組(L2b)的一端與第二箝位二極管(Dc2)的陽(yáng)極以及第一開(kāi)關(guān)電容(Cf1)的另一端相連，第二箝位二極管(Dc2)的陰極與第二輸出二極管(Do2)的陽(yáng)極以及第二開(kāi)關(guān)電容(Cf2)的另一端相連，第一輸出二極管(Do1)的陰極與第二輸出二極管(Do2)的陰極以及輸出電容(Co)的正端相連，輸出電容(Co)的負(fù)端與第一反激變壓器的第二繞組(L1b)的另一端以及第二反激變壓器的第二繞組(L2b)的另一端共同與輸出的地相連；上述第一反激變壓器的第一繞組(L1a)與輸入電源正端的連接端和第一反激變壓器的第二繞組(L1b)與輸出的地的連接端為第一反激變壓器的同名端；第二反激變壓器的第一繞組(L2a)與輸入電源正端的連接端和第二反激變壓器的第二繞組(L2b)與輸出的地的連接端為第二反激變壓器的同名端。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)的一種具有開(kāi)關(guān)電容的隔離型交錯(cuò)并聯(lián)DC/DC變換器包括兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管，兩個(gè)輸出二極管，兩個(gè)箝位二極管，兩個(gè)輔助功率開(kāi)關(guān)管，兩個(gè)箝位電容，兩個(gè)開(kāi)關(guān)電容，一個(gè)輸出電容和兩個(gè)反激變壓器。本實(shí)用新型利用兩個(gè)反激變壓器的第二繞組與兩個(gè)開(kāi)關(guān)電容實(shí)現(xiàn)了變換器的輸出功率等級(jí)的提高。分別利用兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管和兩個(gè)箝位電容吸收兩個(gè)反激變壓器的漏感能量，利用兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管自身存在的并聯(lián)電容以及兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管和兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管的門(mén)極安排，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管和兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通和零電壓關(guān)斷，利用兩個(gè)反激變壓器的漏感實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)輸出二極管和兩個(gè)箝位二極管的軟關(guān)斷，電路中無(wú)能量損耗元件，可提高變換器的功率等級(jí)與電路效率。
文檔編號(hào)H02M3/335GK201252485SQ20082016397
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者何湘寧, 東 汪 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)