單路自驅雙管鉗位正激隔離變換器的制造方法
【專利摘要】由于雙管正激變換器存在兩個主開關管，并且兩個開關管不共地，因此需要兩路隔離的驅動，通常的做法是采用專門的隔離驅動芯片或是利用脈沖變壓器隔離驅動，這無疑都增加了設計的成本和復雜性。本實用新型的目的就是為了克服上述不足之處，而提供一種單路自驅雙管鉗位正激隔離變換器，它由雙管正激隔離變換電路、PWM電路、開關管自驅電路和整流濾波電路組成，下管用PWM電路直接驅動，上管用開關管自驅電路驅動，只有下管需要控制電路，結構可以大大簡化，而且上管比下管先開通、后關斷，工作過程基本上是零電流開通和零電流關斷，有利于減小損耗和散熱空間，提高效率。
【專利說明】
單路自驅雙管鉗位正激隔離變換器
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種單路自驅雙管鉗位正激隔離變換器，屬于DC/DC隔離軟開關變換器范圍。
【背景技術】
[0002]雙管正激電路克服了單管正激電路主開關管電壓應力大的缺點。但由于雙管正激變換器存在兩個主開關管，并且兩個開關管不共地，因此需要兩路隔離的驅動，通常的做法是采用專門的隔離驅動芯片或是利用脈沖變壓器隔離驅動，這無疑都增加了設計的成本和復雜性。
【發(fā)明內容】
[0003]本實用新型的目的就是為了克服上述不足之處，而提供一種單路自驅雙管鉗位正激隔離變換器，它由雙管正激隔離變換電路、PWM電路、開關管自驅電路和整流濾波電路組成，直流電壓輸入雙管正激隔離變換電路，由PWM電路驅動雙管正激隔離變換電路中的下開關管，開關管自驅電路驅動雙管正激隔離變換電路中的上開關管，雙管正激隔離變換電路中的變壓器耦合輸出，再經整流濾波電路輸出得到可控的穩(wěn)定的直流電壓；
[0004]在上述技術方案中，開關管自驅電路由雙管正激隔離變換電路中變壓器Tl原邊輔助繞組、穩(wěn)壓管Z、充電電容C、限流電阻RS和驅動電阻R構成上開關管Ql的自驅電路，通過變壓器輔助繞組與主繞組的自耦產生電壓驅動上開關管Ql開通和關斷，只有下開關管Q4需要控制電路，結構可以大大簡化，而且上開關管Ql比下開關管Q4先開通、后關斷，工作過程基本上是零電流開通和零電流關斷，有利于減小損耗和散熱空間，提高效率。
[0005]該拓撲結構具有以下優(yōu)點:
[0006](I)該拓撲保留了雙管鉗位正激變換器的開關管電壓應力低、不存在橋臂直通、可靠性尚等優(yōu)點。
[0007](2)增加電路少，結構簡化，頻率高，隔離變壓器體積小，均可以節(jié)省更多的空間。
[0008](3)實現了開關管的軟開關，減小損耗。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型的電路結構圖。
[0010]圖2為本實用新型的起始工作狀態(tài)等效圖。
[0011]圖3為本實用新型的工作狀態(tài)一等效圖。
[0012]圖4為本實用新型的工作狀態(tài)二等效圖。
[0013]圖5為本實用新型的工作狀態(tài)三等效圖。
[0014]圖6為本實用新型的工作狀態(tài)四等效圖。
[0015]圖7為本實用新型的工作狀態(tài)五等效圖。
[0016]圖8為本實用新型的工作狀態(tài)六等效圖。
[0017]圖9為本實用新型的工作狀態(tài)七等效圖。
[0018]圖10為本實用新型的工作波形圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型作進一步的描述。
[0020]如圖1所示，本實用新型主要組成:電源Uin，輔管Ql，電容Cl，主管Q4，電容C4，鉗位二極管D2和D3，功率變壓器TI，整流二極管D5，續(xù)流二極管D6，濾波電感L和輸出濾波電容Cout，限流電阻RS，驅動電阻R，穩(wěn)壓管Z、充電電容C。
[0021]如圖2所示，本實用新型的起始工作狀態(tài)等效圖，起始狀態(tài)兩只開關管均未導通，電源Uin給電容C1、C4充電，原邊繞組電壓從Uin開始下降，變壓器原邊勵磁電流線性上升，當Cl和C4上的電壓充電到Uin/2，變壓器原邊繞組電壓下降至0，勵磁電流持續(xù)不變。
[0022]如圖3所示，本實用新型的工作狀態(tài)一等效圖，控制芯片產生PffM波使主管Q4導通，Cl上的電壓由Uin/2上升，原邊繞組電壓從Uin/2開始下降，勵磁電流繼續(xù)上升，電源Uin、限流電阻RS、充電電容C、變壓器原邊輔助繞組，主繞組形成一個回路，對電容C進行充電，當C上的電壓上升到輔管Ql的開啟閾值時，輔管Ql導通，變壓器原邊繞組電壓階躍到Uin，勵磁電流保持不變，整流管D5的電流從O迅速上升至10。
[0023]如圖4所示，本實用新型的工作狀態(tài)二等效圖，Q4關斷，由于繞組上的電壓不會立刻下降為0，輔管Ql仍然導通，電容C4充電，兩端電壓開始迅速上升，變壓器原邊主繞組和輔助繞組上的電壓開始迅速下降，變壓器次級的整流管D5保持導通，輔管Ql的驅動回路中，輔助繞組開始通過驅動電阻R給電容C充電、給Ql的門極寄生電容放電，電容C兩端電壓線性上升，Ql門極電壓Vgs線性下降。
[0024]如圖5所示，本實用新型的工作狀態(tài)三等效圖，輔管Ql截止，變壓器原邊繞組電壓為零，并出現反向趨勢，續(xù)流二極管D6導通，輸出電流1開始從D5向D6轉換，勵磁電流保持不變，電容Cl、C4上的電壓、開始迅速上升。
[0025]如圖6所示，本實用新型的工作狀態(tài)四等效圖，勵磁電流開始線性下降，電容C1、C4充電至Uin，變壓器原邊繞組電壓下降至-Uin，復位二極管導通，電容C1、C4上的電壓被鉗位于Uin，變壓器磁復位。輔助繞組電壓開始反向，充電電容C兩端電壓繼續(xù)上升。
[0026]如圖7所示，本實用新型的工作狀態(tài)五等效圖，變壓器復位結束，勵磁電感與開關管電容諧振，勵磁電流從零開始反向增長，給電容C1、C4反向充電，電容上的電壓由Uin開始下降至Uin/2;主繞組上的電壓也開始由-Uin下降至零，當Vgs上升至Ql開啟的閾值時，Q1導通，而此時Q4仍然關斷，Cl上的電電荷迅速釋放到零，Q4寄生電容上的電壓迅速充電到Uin，這個電流會在繞組上形成一個正向的電壓小尖峰。
[0027]如圖8所示，本實用新型的工作狀態(tài)六等效圖，主管Q4導通，電容C4通過開關管放電，負載電流1由續(xù)流二極管D6轉移到整流二極管D5，主繞組上的電壓迅速上升，驅動繞組上的電壓也迅速上升，C被反向充電，兩端電壓迅速下降。
[0028]如圖9所示，本實用新型的工作狀態(tài)七等效圖，換流結束，勵磁電流開始線性上升，開始向副邊傳遞能量。主繞組上的電壓保持為Uin。
[0029]如圖10所示，本實用新型的工作波形圖，從t4時刻開始，電路進入正常循環(huán)階段，輔管Ql比主管Q4先開通、后關斷，輔管Ql的工作過程基本上是零電流開通和零電流關斷，因此輔管Ql上的損耗大大減小，有利于電路整流效率的提1? ο
【主權項】
1.單路自驅雙管鉗位正激隔離變換器，包括雙管正激隔離變換電路、PWM電路、開關管自驅電路和整流濾波電路，其特征在于:直流電壓輸入雙管正激隔離變換電路，由PWM電路驅動雙管正激隔離變換電路中的下開關管，開關管自驅電路驅動雙管正激隔離變換電路中的上開關管，雙管正激隔離變換電路中的變壓器耦合輸出，再經整流濾波電路輸出得到可控的穩(wěn)定的直流電壓;開關管自驅電路由雙管正激隔離變換電路中變壓器Tl原邊輔助繞組、穩(wěn)壓管Z、充電電容C、限流電阻RS和驅動電阻R構成，所述充電電容C兩腳分別與穩(wěn)壓管Z的正負極相連;所述穩(wěn)壓管Z的正極與變壓器Tl輔助繞組同名端相連;所述限流電阻RS兩腳分別與上開關管Ql的漏極和穩(wěn)壓管Z的負極相連;所述限流電阻R兩腳分別與上開關管Ql的柵極和穩(wěn)壓管Z的負極相連，組成了上開關管Ql的自驅電路，通過變壓器輔助繞組與主繞組的自耦產生電壓驅動上開關管Ql開通和關斷。
【文檔編號】H02M3/335GK205430058SQ201520400888
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年6月11日
【發(fā)明人】王曉民, 蓋忠偉, 魏彥, 吳小麗, 雷元林, 熊天學, 羅青青, 管祥楓
【申請人】武漢杭久電氣有限公司