本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種隔離型開關(guān)電源和隔離型開關(guān)電源控制方法。

背景技術(shù)：

開關(guān)電源因其高頻化帶來的小型化和僅工作在開關(guān)狀態(tài)帶來的轉(zhuǎn)換效率高等特性在當(dāng)前電氣及電子領(lǐng)域得到了最廣泛的應(yīng)用。隨著電子電氣設(shè)備供電功率的不斷發(fā)展以及對(duì)節(jié)能減排的日益重視，對(duì)開關(guān)電源的功率密度和效率的要求也不斷提高。在傳統(tǒng)開關(guān)電源中，開關(guān)損耗成了阻止進(jìn)一步提升效率和開關(guān)頻率以減小提及的主要因素。開關(guān)損耗是在開關(guān)過程中，開關(guān)器件同時(shí)承受電壓、電流引起的，因此在現(xiàn)有技術(shù)中，軟開關(guān)電路包括零電壓導(dǎo)通ZVS和零電流關(guān)斷ZCS是減小甚至消除開關(guān)損耗，進(jìn)一步提高開關(guān)頻率的主要手段。

圖1是相關(guān)技術(shù)中的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖(一)，通過由電感、電容形成的諧振電路，使得電流為諧振頻率的正弦波，當(dāng)開關(guān)頻率等于諧振頻率時(shí)，能形成零電壓和零電流開關(guān)。因此，該類電路往往在開關(guān)頻率接近諧振頻率時(shí)軟開關(guān)效果最好，但此時(shí)電路的輸入輸出電壓增益也變化較小，在通常要求輸出電壓穩(wěn)定輸出的場合，無法滿足寬范圍輸入電壓的應(yīng)用。

在實(shí)際系統(tǒng)中，由于歷史遺留等原因，各種設(shè)備及應(yīng)用場景中，存在多個(gè)不同電壓的供電系統(tǒng)，如交流電網(wǎng)的220V和110V系統(tǒng)，直流供電的24V、48V、及60V系統(tǒng)。在實(shí)際產(chǎn)品中，從經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用便利性考慮，開關(guān)電源通常都要求設(shè)計(jì)成同時(shí)兼容不同的供電系統(tǒng)，如通訊系統(tǒng)的DC/DC總線電源，需要將36～75V的寬范圍輸入電壓轉(zhuǎn)換成12V隔離總線電壓給后續(xù)設(shè)備供電。

在非隔離電路中，如圖2所示，由降壓型Buck電路和升壓型Boost電路級(jí)聯(lián)形成的升降壓型Buck Boost電路是應(yīng)用于寬范圍輸入電壓的常用電路，在輸入電壓較低時(shí)，Buck電路直通，在輸入電壓較高時(shí)，Boost電路直通，等效于縮減了輸入電壓范圍。在美國專利US6788033中，Vicor公司對(duì)該電路實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)控制，并在其產(chǎn)品化中實(shí)現(xiàn)了高達(dá)1MHz的開關(guān)頻率，用于其專利方案分比式供電架構(gòu)的前級(jí)穩(wěn)壓變換器。

在Vicor公司的如上方案中，需要再后接一個(gè)隔離的DC/DC變換器以實(shí)現(xiàn)最終隔離輸出，因此，該方案應(yīng)用于傳統(tǒng)總線電源變換器有器件較多、體積較大的問題。在美國專利US7561446中，Vicor公司對(duì)該方案進(jìn)行了改進(jìn)，如圖3所示，將其中的電感用隔離的耦合電感取代，形成帶隔離輸出的Buck Boost軟開關(guān)方案。具體地，將原方案電 感上的電壓耦合至副邊再通過整流得到隔離的輸出電壓。在該方案中，僅增加一個(gè)電感的副邊繞組和一個(gè)整流二極管或Mosfet，體積比上述Buck Boost加隔離DC/DC變換器的兩級(jí)結(jié)構(gòu)大大減小。但該方案在能量傳輸上類似于傳統(tǒng)的反激式電源，能量僅在原邊電感電流關(guān)斷時(shí)傳遞至副邊，電感的磁芯單向磁化，利用率較低，導(dǎo)致導(dǎo)通損耗和磁芯損耗較大，效率較低，只適合功率較小的應(yīng)用場合。

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中，諧振式軟開關(guān)電路無法滿足寬范圍輸入穩(wěn)壓輸出，以及適合寬范圍輸入的Buck Boost電路無法高效實(shí)現(xiàn)隔離輸出的問題，還未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種隔離型開關(guān)電源和隔離型開關(guān)電源控制方法，以至少解決相關(guān)技術(shù)中諧振式軟開關(guān)電路無法滿足寬范圍輸入穩(wěn)壓輸出，以及適合寬范圍輸入的Buck Boost電路無法高效實(shí)現(xiàn)隔離輸出的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種隔離型開關(guān)電源，包括：輸入電源、開關(guān)、電感、逆變電路、隔離變壓器、整流電路和開關(guān)控制器；其中，所述隔離變壓器包括第一原邊繞組和第一副邊繞組；所述開關(guān)的一端連接至所述輸入電源，以及所述開關(guān)的另一端連接至所述電感的輸入端；所述電感的輸出端連接至所述逆變電路的輸入端；所述逆變電路的輸出端連接至所述隔離變壓器的所述第一原邊繞組；所述隔離變壓器的所述第一副邊繞組連接至所述整流電路；所述開關(guān)控制器，與所述開關(guān)和所述逆變電路連接，用于在所述電感的電流為負(fù)值時(shí)，導(dǎo)通所述開關(guān)。

可選地，所述開關(guān)控制器還用于關(guān)閉所述逆變電路的至少一個(gè)開關(guān)，將所述電感的輸出端連接至所述第一原邊繞組，使所述電感進(jìn)行放電。

可選地，所述開關(guān)控制器還用于在所述電感電流放電至負(fù)值時(shí)，控制所述逆變電路的至少兩個(gè)開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，將所述電感的輸出端連接至所述輸入電源的負(fù)極，使所述輸入電源為所述電感充電。

可選地，所述整流電路包括至少兩個(gè)開關(guān)，所述開關(guān)控制器還用于導(dǎo)通所述整流電路的至少一個(gè)開關(guān)，將所述開關(guān)電源的輸出端連接至所述第一副邊繞組。

可選地，所述隔離變壓器包括第二原邊繞組，所述逆變電路包括的至少兩個(gè)開關(guān)分別連接至所述第一原邊繞組和所述第二原邊繞組；所述電感的輸出端連接至所述第一原邊繞組和所述第二原邊繞組。

可選地，所述隔離變壓器包括第二副邊繞組，所述整流電路包括的至少兩個(gè)開關(guān)分別連接至所述第一副邊繞組和所述第二副邊繞組；所述開關(guān)電源的輸出端連接至所述整流電路的開關(guān)及所述第一副邊繞組和所述第二副邊繞組。

可選地，包括：所述逆變電路包括全橋逆變電路；和/或，所述整流電路包括全橋 整流電路。

可選地，所述逆變電路包括多個(gè)開關(guān)管之間的串聯(lián)和/或并聯(lián)組成的電路。

可選地，所述逆變電路包括：串聯(lián)和/或并聯(lián)的多個(gè)開關(guān)管，其中，所述原邊繞組的一端連接至兩個(gè)開關(guān)之間的第一連接處，所述原邊繞組的另一端連接至兩個(gè)開關(guān)之間的不同于所述第一連接處的第二連接處。

可選地，所述整流電路包括多個(gè)開關(guān)管之間的串聯(lián)和/或并聯(lián)組成的電路。

可選地，所述整流電路包括：串聯(lián)和/或并聯(lián)的多個(gè)開關(guān)管，其中，所述副邊繞組的一端連接至兩個(gè)開關(guān)管之間的第一連接處，所述副邊繞組的另一端連接至兩個(gè)開關(guān)管之間的不同于所述第一連接處的第二連接處。

可選地，所述隔離型開關(guān)電源還包括：輸入整流電路，連接至所述輸入電源，用于將交流電源整流為直流電壓。

可選地，所述輸入整流電路為二極管組成的整流橋電路。

可選地，所述開關(guān)包括Mosfet。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種隔離型開關(guān)電源控制方法，所述方法應(yīng)用于上述任一項(xiàng)所述的隔離型開關(guān)電源中，所述方法包括：獲取指示信息；在所述指示信息指示所述隔離型開關(guān)電源中的電感的電流為負(fù)值時(shí)，導(dǎo)通所述隔離型開關(guān)電源中的開關(guān)。

通過本發(fā)明，采用一種隔離型開關(guān)電源，包括：輸入電源、開關(guān)、電感、逆變電路、隔離變壓器、整流電路和開關(guān)控制器；其中，該隔離變壓器包括第一原邊繞組和第一副邊繞組；該開關(guān)的一端連接至該輸入電源，以及該開關(guān)的另一端連接至該電感的輸入端；該電感的輸出端連接至該逆變電路的輸入端；逆變電路的輸出端連接至該隔離變壓器的該第一原邊繞組；隔離變壓器的該第一副邊繞組連接至該整流電路；開關(guān)控制器，與該開關(guān)和逆變電路連接，用于在該電感的電流為負(fù)值時(shí)，導(dǎo)通該開關(guān)。解決了相關(guān)技術(shù)中，諧振式軟開關(guān)電路無法滿足寬范圍輸入穩(wěn)壓輸出，以及適合寬范圍輸入的Buck Boost電路無法高效實(shí)現(xiàn)隔離輸出的問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了一種滿足寬范圍輸入穩(wěn)壓輸出要求的高效隔離型軟開關(guān)變換器。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是相關(guān)技術(shù)中的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖(一)；

圖2是相關(guān)技術(shù)中的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖(二)；

圖3是相關(guān)技術(shù)中的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖(三)；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的隔離型開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明圖4所述結(jié)構(gòu)示意圖的一種具體實(shí)施例的示意圖；

圖6是本發(fā)明圖4所述結(jié)構(gòu)示意圖的一種具體電路工作電壓電流波形示意圖；

圖7是輸入電壓為75V的工作波形示意圖；

圖8是輸入電壓為36V的工作波形示意圖；

圖9是本發(fā)明采用變壓器副邊繞組中心抽頭整流的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明原邊逆變電路采用推挽電路的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明原邊采用兩個(gè)電感L1、L2倍流的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本發(fā)明用于交流輸入的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的隔離型開關(guān)電源控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。

在本實(shí)施例中提供了一種開關(guān)電源，圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的隔離型開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，隔離型開關(guān)電源，包括：輸入電源、開關(guān)、電感、逆變電路、隔離變壓器、整流電路和開關(guān)控制器；其中，隔離變壓器包括第一原邊繞組和第一副邊繞組；該開關(guān)的一端連接至該輸入電源，以及該開關(guān)的另一端連接至該電感的輸入端；電感的輸出端連接至該逆變電路的輸入端；逆變電路的輸出端連接至隔離變壓器的該第一原邊繞組；隔離變壓器的該第一副邊繞組連接至該整流電路；開關(guān)控制器，與該開關(guān)和逆變電路連接，用于在該電感的電流為負(fù)值時(shí)，導(dǎo)通該開關(guān)。

通過上述隔離型開關(guān)電源解決了相關(guān)技術(shù)中，諧振式軟開關(guān)電路無法滿足寬范圍輸入穩(wěn)壓輸出，以及適合寬范圍輸入的Buck Boost電路無法高效實(shí)現(xiàn)隔離輸出的問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了一種滿足寬范圍輸入穩(wěn)壓輸出要求的高效隔離型軟開關(guān)變換器。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，上述開關(guān)控制器還用于關(guān)閉該逆變電路的至少一個(gè)開關(guān)，將該電感的輸出端連接至該第一原邊繞組，使該電感進(jìn)行放電。在另一個(gè)可選實(shí)施例中，上述開關(guān)控制器還用于在該電感電流放電至負(fù)值時(shí)，控制逆變電路的至少兩個(gè)開關(guān)同時(shí) 導(dǎo)通，將該電感的輸出端連接至該輸入電源的負(fù)極，使該輸入電源為該電感充電。在再一個(gè)可選實(shí)施例中，開關(guān)控制器還用于導(dǎo)通該整流電路的至少一個(gè)開關(guān)，將該開關(guān)電源的輸出端連接至該第一副邊繞組。

上述隔離變壓器的結(jié)構(gòu)中，在一個(gè)可選實(shí)施例中，隔離變壓器包括第二原邊繞組，該逆變電路包括的至少兩個(gè)開關(guān)分別連接至該第一原邊繞組和該第二原邊繞組，電感的輸出端連接至該第一原邊繞組和該第二原邊繞組。在另一個(gè)可選實(shí)施例中，隔離變壓器包括第二副邊繞組，該整流電路包括的至少兩個(gè)開關(guān)分別連接至該第一副邊繞組和該第二副邊繞組，開關(guān)電源的輸出端連接至該整流電路的開關(guān)及該第一副邊繞組和該第二副邊繞組。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，逆變電路包括全橋逆變電路，在另一個(gè)可選實(shí)施例中，整流電路包括全橋整流電路。

上述逆變電路可以由多種形式的電路組成，在一個(gè)可選實(shí)施例中，逆變電路包括多個(gè)開關(guān)管之間的串聯(lián)和/或并聯(lián)組成的電路。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，上述的逆變電路包括：串聯(lián)和/或并聯(lián)的多個(gè)開關(guān)管，其中，該原邊繞組的一端連接至兩個(gè)開關(guān)之間的第一連接處，該原邊繞組的另一端連接至兩個(gè)開關(guān)之間的不同于該第一連接處的第二連接處。

上述整流電路可以由多種形式的電路組成，在一個(gè)可選實(shí)施例中，整流電路包括多個(gè)開關(guān)管之間的串聯(lián)和/或并聯(lián)組成的電路。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，整流電路包括：串聯(lián)和/或并聯(lián)的多個(gè)開關(guān)管，其中，該副邊繞組的一端連接至兩個(gè)開關(guān)管之間的第一連接處，該副邊繞組的另一端連接至兩個(gè)開關(guān)管之間的不同于該第一連接處的第二連接處。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，上述開關(guān)電源還可以包括：輸入整流電路，連接至該輸入電源，用于將交流電源整流為直流電壓。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，該輸入整流電路為二極管組成的整流橋電路。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，該開關(guān)包括Mosfet。

為解決如上傳統(tǒng)諧振式軟開關(guān)電路無法滿足寬范圍輸入穩(wěn)壓輸出，以及適合寬范圍輸入的Buck Boost電路無法高效實(shí)現(xiàn)隔離輸出的問題，本發(fā)明提供了一種電路拓?fù)?，可以?shí)現(xiàn)一種滿足寬范圍輸入穩(wěn)壓輸出要求的高效隔離型軟開關(guān)變換器。

本發(fā)明可選實(shí)施例提供了一種隔離輸出的開關(guān)電源變換器，使電源在較寬的輸入電壓范圍內(nèi)，能實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)。

為解決上述問題，本發(fā)明可選實(shí)施例提供了開關(guān)電源裝置，包括：

輸入電源，非隔離前級(jí)開關(guān)電路，第一電感，原邊逆變電路，變壓器，副邊整流電路和輸出電壓。

其中第一開關(guān)將第一電感的一端連接至輸入電源，第一電感的另一端連接至逆變電路，逆變電路的輸出連接變壓器原邊，變壓器副邊連接整流電路，整流電路連接至輸出電壓。

一種控制器，使包括第一開關(guān)及逆變電路、整流電路中的各開關(guān)器件在電壓接近零時(shí)導(dǎo)通。

具體的，一種控制方法，使所述第一開關(guān)，在所述第一電感電流為負(fù)向時(shí)導(dǎo)通。

圖1是相關(guān)技術(shù)中的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖(一)，如圖1示出了相關(guān)技術(shù)中典型的一種隔離型軟開關(guān)電路，通過由電感、電容形成的諧振電路，使得電流為諧振頻率的正弦波，當(dāng)開關(guān)頻率等于諧振頻率時(shí)，能形成零電壓和零電流開關(guān)。因此，該類電路往往在開關(guān)頻率接近諧振頻率時(shí)軟開關(guān)效果最好，但此時(shí)電路的輸入輸出電壓增益也變化較小，在通常要求輸出電壓穩(wěn)定輸出的場合，無法滿足寬范圍輸入電壓的應(yīng)用。

圖2是相關(guān)技術(shù)中的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖(二)，如圖2示出了為非隔離的Buck Boost拓?fù)?，由降壓型Buck電路和升壓型Boost電路級(jí)聯(lián)而成，是應(yīng)用于寬范圍輸入電壓的常用電路，在輸入電壓較低時(shí)，Q1導(dǎo)通，Buck電路直通，在輸入電壓較高時(shí)，Q3導(dǎo)通，Boost電路直通，等效于縮減了輸入電壓范圍。在美國專利US6788033中，Vicor公司對(duì)該電路通過在電感電流為負(fù)時(shí)導(dǎo)通上管Q1實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)控制。

圖3是相關(guān)技術(shù)中的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖(三)，圖3為美國專利US7561446所述，Vicor公司將圖2所述非隔離拓?fù)鋺?yīng)用于隔離型開關(guān)電源的一種改進(jìn)，圖3中，電感用耦合電感取代，當(dāng)開關(guān)管Q2、Q4導(dǎo)通時(shí)，耦合電感副邊的二極管導(dǎo)通，將電感能量傳遞至副邊，得到隔離的輸出電壓給負(fù)載供電。該方案類似于反激式電源，存在效率較低的問題，無法應(yīng)用于大功率輸出場合。

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的隔離型開關(guān)電源結(jié)構(gòu)示意圖，為解決如上所述問題，本可選實(shí)施例采用圖4所示的結(jié)構(gòu)示意圖，可以實(shí)現(xiàn)滿足寬范圍輸入的軟開關(guān)隔離型電源變換器，并且效率較高。

圖4中所述本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖包括輸入電源，第一開關(guān)Q1，第一電感L1，隔離變壓器，變壓器原邊逆變電路，變壓器副邊整流電路和負(fù)載，以及控制器。其中第一開關(guān)Q1連接輸入電源與第一電感的輸入端，第一電感的輸出端連接至逆變電路，逆變電路輸出連接至變壓器原邊繞組，變壓器副邊繞組連接至整流電路，整流電路連接至負(fù)載。所述整流電路在向負(fù)載供電時(shí)將負(fù)載電壓連接至變壓器副邊繞組，所述逆變電路可以將第一電感的輸出端連接至輸入電源負(fù)端或連接至變壓器原邊繞組，實(shí)現(xiàn)對(duì)電感電流的充電和放電。所述控制器在控制第一開關(guān)Q1在第一電感電流放電之負(fù)值時(shí)導(dǎo)通，完成第 一開關(guān)Q1的零電壓導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)控制。

圖5是本發(fā)明圖4所述結(jié)構(gòu)示意圖的一種具體實(shí)施例的示意圖，如圖5所示，Q1、Q2組成的非隔離前級(jí)開關(guān)電路，通過將電感L1的輸入端連接至輸入電源或參考地，實(shí)現(xiàn)對(duì)電感L1的充電和放電。電感的輸出端連接后級(jí)隔離電路。圖3中，后級(jí)隔離電路采用高效的全橋電路，包括由Q3～Q6組成的原邊全橋逆變電路、變壓器T1和由Q7～Q10組成的副邊全橋整流電路。通過所述后級(jí)隔離電路，可以將電感L1的輸出端連接至原邊參考地或通過變壓器T1耦合至電源輸出端，實(shí)現(xiàn)電感的充電和向副邊輸出端傳遞能量。具體地，當(dāng)Q3～Q6全部導(dǎo)通時(shí)，電感輸出端連接至原邊參考地，在Q1導(dǎo)通時(shí)，通過輸入電壓對(duì)電感進(jìn)行充電；當(dāng)Q3Q6、Q4Q5交替導(dǎo)通時(shí)，通過副邊整流電路對(duì)應(yīng)Q8Q9、Q7、Q10的導(dǎo)通，將電感L1的輸出端通過變壓器T1耦合至電源輸出端，電感能量傳遞至負(fù)載。電感輸出端對(duì)原邊參考地電壓為Vo*N，其中Vo為輸出電壓，N為變壓器原副邊繞組匝數(shù)之比。

圖5中，C1～C10為開關(guān)管Q1～Q10的寄生電容，在開關(guān)管關(guān)斷狀態(tài)，改電容承受開關(guān)管兩端壓降，在沒有軟開關(guān)控制的電路中，該電容在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)直接短路，通過開關(guān)管的導(dǎo)通電阻放電，其在關(guān)斷時(shí)存儲(chǔ)的能量以熱的形式損耗。在實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)控制的電路中，在開關(guān)導(dǎo)通前，該電容先被釋放回主電路，通常包括輸入電源、輸出負(fù)載或電感等儲(chǔ)能器件，在電容電壓接近零時(shí)再導(dǎo)通開關(guān)，實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通，減小開關(guān)損耗。

圖6是本發(fā)明圖4所述結(jié)構(gòu)示意圖的一種具體電路工作電壓電流波形示意圖，用于闡述實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的具體控制。圖6中，輸入電壓為48V，輸出電壓為12V，變壓器原副邊繞組匝數(shù)比為4：1。801為電感L1的電流波形，802為電感輸入端電壓波形，803為電感輸出端電壓波形，804為開關(guān)管Q1的驅(qū)動(dòng)波形，805為開關(guān)管Q2的驅(qū)動(dòng)波形，806為開關(guān)管Q4、Q5的驅(qū)動(dòng)波形，807位開關(guān)管Q3、Q6的驅(qū)動(dòng)波形，808為副邊整流電路開關(guān)管Q8、Q9的驅(qū)動(dòng)波形，809為副邊整流電路開關(guān)管Q7、Q10的驅(qū)動(dòng)波形。

圖6中，在t1～t2時(shí)刻，Q1導(dǎo)通，電感輸入端連接至Vin，Q3～Q6導(dǎo)通，電感的輸出端連接至原邊參考地，電感上承受正向壓降Vin，電感電流上升。

t2時(shí)刻，Q4、Q5關(guān)斷，電感電流在原邊通過Q3、Q6及變壓器原邊繞組續(xù)流，副邊感應(yīng)電流在Q8、Q9的寄生電容C8、C9續(xù)流。C8、C9在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)存儲(chǔ)的能量釋放至負(fù)載，在電容電壓釋放至接近零時(shí)，相應(yīng)開關(guān)管Q8、Q9導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)Q8、Q9的零電壓導(dǎo)通。

t2～t3時(shí)刻，Q8、Q9導(dǎo)通，變壓器副邊繞組連接至輸出電壓Vo，電感輸出端連接至原邊繞組感應(yīng)電壓N*Vo，電感上承受壓降Vin-N*Vo，由于Vin與N*Vo較為接近，電感電流501接近保持不變，能量直接從輸入電源傳遞至負(fù)載。

t3時(shí)刻，Q1關(guān)斷，電感電流通過Q2的寄生電容C2續(xù)流，C2在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)存儲(chǔ)的能量釋放至負(fù)載，在電容電壓釋放至接近零時(shí)，Q2導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)Q2的零電壓導(dǎo)通。

t3～t4時(shí)刻，Q2導(dǎo)通，電感輸入端連接至原邊參考地，電感上承受壓降-N*Vo，電感電流下降，由電感中存儲(chǔ)的能量傳遞至負(fù)載。

t4時(shí)刻，電感電流下降至負(fù)值，副邊整流電路開關(guān)管Q8、Q9關(guān)閉，負(fù)向的電感電流在Q4、Q5的寄生電容C4、C5續(xù)流，C4、C5在關(guān)斷時(shí)存儲(chǔ)的能量釋放至電感L1，在C4、C5電壓釋放至接近零時(shí)，原邊開關(guān)管Q4、Q5實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通。

t4～t5時(shí)刻，Q2導(dǎo)通、Q3～Q6導(dǎo)通，電感L1的輸出端均連接至參考地，電感電流保持負(fù)向續(xù)流。

t5時(shí)刻，Q2關(guān)斷，電感負(fù)向電流通過開關(guān)管Q1的寄生電容C1續(xù)流，C1在關(guān)斷時(shí)存儲(chǔ)的能量釋放至輸入電源，在C1電壓釋放至接近零時(shí)，Q1實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通。

以上，實(shí)現(xiàn)開關(guān)管Q1、Q2，Q4、Q5，Q8、Q9的零電壓導(dǎo)通。

t5～t9時(shí)刻的工作過程與t1～t5類似，后級(jí)隔離全橋拓?fù)涔ぷ髟诹硪粯虮?，?shí)現(xiàn)開關(guān)管Q1、Q2，Q3、Q6，Q7、Q10的零電壓導(dǎo)通。

圖7是輸入電壓為75V的工作波形示意圖，由于Vin大于N*Vo，在t2～t3時(shí)刻，電感輸入端電壓902大于電感輸出端電壓903，電感電流901繼續(xù)增大，輸入電源同時(shí)對(duì)電感充電和對(duì)負(fù)載供電，類似于工作在Buck狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)降壓功能。其他工作時(shí)刻的控制與圖6所述一致，能實(shí)現(xiàn)各開關(guān)管的零電壓導(dǎo)通。

圖8是輸入電壓為36V的工作波形示意圖，由于Vin小于N*Vo，在t2～t3時(shí)刻，電感輸入端電壓1002小于電感輸出端電壓1003，電感電流1001減小，電感儲(chǔ)能向負(fù)載釋放，類似于工作在Boost狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)升壓功能。其他工作時(shí)刻的控制與圖6所述一致，能實(shí)現(xiàn)各開關(guān)管的零電壓導(dǎo)通。

綜上，本發(fā)明可選實(shí)施例提供了高效隔離型電源變換器，能滿足寬范圍輸入電壓下所有開關(guān)管的軟開關(guān)控制，有利于減小開關(guān)損耗，進(jìn)一股提高開關(guān)頻率，進(jìn)而提高效率和功率密度。

本發(fā)明的隔離電路包括但不限于圖7所述的全橋逆變電路和全橋整流電路，也可應(yīng)用于本領(lǐng)域范圍內(nèi)常見的其他高效逆變和整流電路。

圖9是本發(fā)明采用變壓器副邊繞組中心抽頭整流的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該整流電路僅需兩個(gè)開關(guān)管Q7，Q8，適合于低壓輸出場合。具體的，在原邊Q3、Q6導(dǎo)通時(shí)，Q8導(dǎo)通將電感能量傳遞至負(fù)載，在原邊Q4、Q5導(dǎo)通時(shí)，Q7導(dǎo)通將電感能量傳遞至負(fù)載，實(shí)現(xiàn)對(duì)電感電流的放電。

圖10是本發(fā)明原邊逆變電路采用推挽電路的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該逆變電路僅需兩個(gè)開關(guān)管Q3、Q4，適合低壓輸入場合。具體的，在Q3、Q4同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，原邊繞組被短路，電感L1輸出端通過原邊繞組和Q3、Q4連接至輸入電源負(fù)端，實(shí)現(xiàn)電 感電流的充電。在僅Q3導(dǎo)通時(shí)，副邊整流電路Q5導(dǎo)通，將電感能量傳遞至負(fù)載；在僅Q4導(dǎo)通時(shí)，副邊整流電路Q6導(dǎo)通，將電感能量傳遞至負(fù)載，實(shí)現(xiàn)對(duì)電感電流的放電。

圖11是本發(fā)明原邊采用兩個(gè)電感L1、L2倍流的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該方案適合輸入電壓較低，輸入電流較大的應(yīng)用場合。具體的，在Q3導(dǎo)通、Q4關(guān)斷時(shí)，電感L1的輸出端通過Q3連接至輸入電源負(fù)端，實(shí)現(xiàn)對(duì)電感L1的充電，電感L2通過變壓器原邊繞組和Q3向副邊放電，副邊整流電路Q7、Q10導(dǎo)通，將電感能量傳遞至負(fù)載，實(shí)現(xiàn)對(duì)電感L2的放電；在Q3關(guān)斷、Q4導(dǎo)通時(shí)，電感L1的輸出端通過Q3連接至輸入電源負(fù)端，實(shí)現(xiàn)對(duì)電感L1的充電，電感L2通過變壓器原邊繞組和Q4向副邊放電，副邊整流電路Q8、Q9導(dǎo)通，將電感能量傳遞至負(fù)載，實(shí)現(xiàn)對(duì)電感L1的放電；

此外，本可選實(shí)施例上述結(jié)構(gòu)和實(shí)施例還可以進(jìn)一步應(yīng)用于交流輸入電源的場合，實(shí)現(xiàn)AC/DC變換器的隔離和軟開關(guān)控制。圖12是本發(fā)明用于交流輸入的一種結(jié)構(gòu)示意圖，如圖12所示，交流電源經(jīng)過整流橋后連接至本發(fā)明圖6所述實(shí)施例的輸入端。由于交流輸入電源經(jīng)過整流橋后的直流電壓幅值變化較大，利用本發(fā)明所述的寬輸入電壓范圍實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的控制特性，可以使應(yīng)用場合的效率和功率密度得到較大提升。

在本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種隔離型開關(guān)電源控制方法，圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的隔離型開關(guān)電源控制方法流程圖，如圖13所示，該流程包括如下步驟：

步驟S1302，獲取指示信息；

步驟S1304，在上述指示信息指示上述隔離型開關(guān)電源中的電感的電流為負(fù)值時(shí)，導(dǎo)通該隔離型開關(guān)電源中的開關(guān)。

通過上述步驟，解決了相關(guān)技術(shù)中，諧振式軟開關(guān)電路無法滿足寬范圍輸入穩(wěn)壓輸出，以及適合寬范圍輸入的Buck Boost電路無法高效實(shí)現(xiàn)隔離輸出的問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了一種滿足寬范圍輸入穩(wěn)壓輸出要求的高效隔離型軟開關(guān)變換器。

綜上所述，通過本發(fā)明上述實(shí)施例中的裝置和方法，解決了相關(guān)技術(shù)中，諧振式軟開關(guān)電路無法滿足寬范圍輸入穩(wěn)壓輸出，以及適合寬范圍輸入的Buck Boost電路無法高效實(shí)現(xiàn)隔離輸出的問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了一種滿足寬范圍輸入穩(wěn)壓輸出要求的高效隔離型軟開關(guān)變換器。

通過以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到根據(jù)上述實(shí)施例的方法可借助軟件加必需的通用硬件平臺(tái)的方式來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可以通過硬件，但很多情況下前者是更佳的實(shí)施方式。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)(如ROM/RAM、磁碟、光盤)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)終端設(shè)備(可以是手機(jī)，計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述的方法。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)。可選地，在本實(shí)施例中，上述存儲(chǔ)介質(zhì)可以被設(shè)置為存儲(chǔ)用于執(zhí)行以下步驟的程序代碼：

S1，獲取指示信息；

S2，在上述指示信息指示上述隔離型開關(guān)電源中的電感的電流為負(fù)值時(shí)，導(dǎo)通該隔離型開關(guān)電源中的開關(guān)。

可選地，在本實(shí)施例中，上述存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括但不限于：U盤、只讀存儲(chǔ)器(Read-Only Memory，簡稱為ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory，簡稱為RAM)、移動(dòng)硬盤、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

可選地，在本實(shí)施例中，處理器根據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)中已存儲(chǔ)的程序代碼執(zhí)行上述S1-S2。

可選地，本實(shí)施例中的具體示例可以參考上述實(shí)施例及可選實(shí)施方式中所描述的示例，本實(shí)施例在此不再贅述。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計(jì)算裝置來實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。