CN101355307A - 一种零电压零电流全桥dc-dc变换器 - Google Patents
一种零电压零电流全桥dc-dc变换器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101355307A CN101355307A CNA2008100249536A CN200810024953A CN101355307A CN 101355307 A CN101355307 A CN 101355307A CN A2008100249536 A CNA2008100249536 A CN A2008100249536A CN 200810024953 A CN200810024953 A CN 200810024953A CN 101355307 A CN101355307 A CN 101355307A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diode
- transformer
- inductance
- zero
- output coupling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本发明公开了一种零电压零电流全桥DC-DC变换器,在超前臂开关管和滞后臂开关管的两端分别反向并联二极管,再在超前臂开关管S1、S3上并联电容C1、C3,在变压器TX1原边的同名端连接超前臂开关管S1的发射端,在变压器TX1原边的非同名端连接电感Llk;在变压器副边的同名端连接二极管D6的正极,副边的非同名端连接二极管D5的正极,在二极管D5、D6的负极和变压器副边的中心点两端增设输出耦合电感电路,该输出耦合电感电路主要由钳位电容Ch、输出耦合电感Lc以及二极管Df、Dd、Dc组成;本发明可在较宽的负载范围上实现零电压零电流软开关;辅助电路没有耗能元件,电感无需预先储能,不增加原边电流应力。
Description
技术领域
本发明涉及一种DC/DC(直流/直流)电源变换装置;特指一种利用输出耦合电感实现零电压零电流开关PWM(脉冲宽度调制)全桥变换器。
背景技术
目前,零电压零电流软开关全桥DC/DC变换器电路是一种用于主开关回路的软开关技术,常用的电路结构有两种,一是如图1所示的全桥结构,在超前臂开关管S1、S3和滞后臂开关管S2、S4的两端分别反向并联二极管D1、D3、D2、D4,再在D1、D3上并联电容,C1、C3。在变压器TX1原边的同名端连接Cb的一端,Cb的另一端连接S1的发射端,在变压器TX1原边的非同名端连接饱和电感Ls。在变压器TX1的副边的同名端连接两端D5的正极,副边的非同名端连接D6的正极。二是如图2所示的全桥结构,在滞后桥臂开关管S2、S4的集电极上串联二极管D2、D4。这两种全桥DC/DC变换器的电路结构的缺陷是:1、由于主开关回路中饱和电感Ls的存在,不仅导致占空比的丢失,而且饱和电感的设计和磁性材料的选择比较困难;2、滞后桥臂串联的二极管D2、D4增加了电路的通态损耗,因此限制了电路最大效率的提高。
发明内容
本发明的目的是克服目前零电压零电流软开关全桥DC/DC变换器的不足,提供一种工作可靠的新的零电压零电流全桥DC-DC变换器。
本发明采用的技术方案是:在超前臂开关管和滞后臂开关管的两端分别反向并联二极管,再在超前臂开关管S1、S3上并联电容C1、C3,在变压器TX1原边的同名端连接超前臂开关管S1的发射端,在变压器TX1原边的非同名端连接电感Llk;在变压器副边的同名端连接二极管D6的正极,副边的非同名端连接二极管D5的正极,在二极管D5、D6的负极和变压器副边的中心点两端增设输出耦合电感电路,该输出耦合电感电路主要由钳位电容Ch、输出耦合电感Lc以及二极管Df、Dd、Dc组成。
本发明是一种利用副边输出耦合电感实现超前桥臂的零电压和滞后桥臂的零电流软开关的全桥移相PWM的DC-DC变换器,辅助谐振电路结构简单;副边整流二极管的电压和电流应力与传统的全桥PWM变换器相同,不会产生电压和电流过冲;由于用来给维持电容充放电的电流大小是根据负载情况自动调节的,从而可以在较宽的负载范围上实现零电压零电流软开关。辅助电路没有耗能元件,电感无需预先储能,不增加原边电流应力,因此工作可靠。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是利用饱和电感实现的零电压零电流软开关全桥DC/DC变换器。
图2是滞后桥臂串联二极管实现的零电压零电流软开关全桥DC/DC变换器。
图3是本发明的电路连接结构。
图4是本发明主电路各个模态的工作原理图。
具体实施方式
如图3所示,主电路包括四个功率管S1、S3、S2、S4、九个二极管D1~D6、Dd、Df、DC、三个电容C1、C3和Ch、变压器TX1、滤波电感Lf和电源Vs组成的全桥PWM变换器。在超前臂开关管S1、S3)和滞后臂开关管S2、S4的两端分别反向并联二极管D1、D3、D2、D4,再在超前臂开关管S1、S3上并联电容C1、C3;在变压器TX1原边的同名端连接开关管S1的发射端,在变压器TX1原边的非同名端连接电感Llk;在变压器TX1副边的同名端连接二极管D6的正极,副边的非同名端连接二极管D5的正极。在二极管D5、D6的负极和变压器TX1副边的中心点两端增设增设输出耦合电感电路,该输出耦合电感电路主要由钳位电容Ch、输出耦合电感Lc以及二极管Df、Dd、Dc组成。
在二极管D5、D6的负极连接二极管Df的负极、二极管Dd的负极和滤波电感Lf的同名端;二极管Dd的正极连接钳位电容Ch的正极和电感Liks一端;电感Liks的另一端连接输出耦合电感Lc;变压器TX1副边的中心点连接二极管Df的正极、钳位电容Ch的负极和二极管Dc的正极;输出耦合电感Lc与滤波电感Lf耦合。
本发明的变压器TX1副边采用中央抽头结构,全波整流方式。超前臂开关管S1、S3零电压开关原理是:由于增设输出耦合电感电路,使输出耦合电感Lc参与了超前桥臂的谐振,所以在原边串联电感Llk很小的情况下,也可以给超前臂开关管S1、S3的并联电容C1、C3提供能量,来实现S1、S3零电压开关。而实现滞后桥臂S2、S4零电流开关的基本原理是在续流期间,钳位电容Ch上的电压反射到变压器TX1原边加在变压器漏感上,使得原边电流迅速下降来实现的。在原边向副边提供能量阶段,钳位电容Ch与滤波电感Lf的耦合绕组Lc的等效漏感Llks发生谐振,经过Dc-Llks-Ch回路向钳位电容Ch充电。而在续流期间,钳位电容Ch上的电压逐渐下降,一方面经过滤波电感Lf向负载提供部分能量,一方面反射到变压器原边,反方向阻止原边电流,使得原边电流以较快的速度降为零,从而实现滞后桥臂开关管S2、S4的零电流开关。
如图4,本发明的零电压零电流软开关DC/DC变换器电路的工作过程如下面的八种模态:
模态1(t0-t1):t0时,开关管S1、S4都导通,输入电源电压Vin加在变压器原边电感Llk上,变压器原边电流Ip线性增加,直到等于输出电流折算到原边值,所以S2的开通是零电流开通。
在Ip达到输出电流折算到原边值前,由于二极管Df导通,变压器副边电压为零,原边不向副边传送能量,这段时间为占空比丢失。
模态2(t1-t2):二极管Df关断,输入功率传递到变压器副边。箝位电容Ch通过辅助电路与绕组漏感Llks谐振来充电,其电压、电流满足关系式
其中
在t2时,箝位电容Ch充电结束,其电压为VH,设计中应注意使VH(max)小于Vin/n,以防二极管Dd此时导通。
模态3(t2-t3):箝位电容Ch充满电荷并保持电压VH,充电电流Ich等于零,Dc零电流软关断,原边继续向副边传送能量。
模态4(t3-t4):在t3时,开关管S1关断,原边的串联电感与开关管并联电容C1、C3谐振,原边电流ip给C1充电,C3放电,变压器原边电压:
其中Io是输出电流,Ceq=C1+C3
同时变压器副边电压Vrec以同样的速率下降,直到电压等于VH被箝位。
模态5(t4-t5):当变压器副边电压下降到Vrec=VH时,Dd导通,变压器原边电压VAB以同样的速率下降,直到零,但Vrec由于箝位电容的箝位,下降缓慢,相对原边电压来说,可被看作恒压源。变压器副边折算到原边的电压与原边电压的差加在漏感上,原边的电压、电流为:
其中
当C1充满到输-入电压Vin,C3完全放电,其反并联二极管D3导通,原边电压VAB也降到零。
模态6(t5-t6):电容C3完全放电,开关管S3反并联二极管D3开通,随后S3零电压开通,变压器副边折算到原边的电压完全加在漏感上,原边电流IP快速下降到零:
其中 tm5=t5-t4,
同时变压器副边电压也下降,其值为:Vrec(t)=VHcos(ωct)(9)
模态7(t6-t7):原边电流完全复位,整流二极管D5、D6关断,Ch通过Dd放电给整个负载供电,副边电压随着电容Ch的电压下降,直到零:
其中tm6=t6-t5
模态8(t7-t9):箝位电容Ch完全放电,二极管Df导通,输出滤波电感通过Df续流,给负载供电,原边电流为零,在t8时,S4零电流关断。
Claims (2)
1.一种零电压零电流全桥DC-DC变换器,在超前臂开关管(S1、S3)和滞后臂开关管(S2、S4)的两端分别反向并联二极管(D1、D3、D2、D4),再在超前臂开关管(S1、S3)上并联电容(C1、C3);在变压器(TX1)原边的同名端连接超前臂开关管S1的发射端,在变压器(TX1)原边的非同名端连接电感(L1K);在变压器(TX1)副边的同名端连接二极管(D6)的正极,副边的非同名端连接二极管(D5)的正极,其特征是:在二极管(D5、D6)的负极和变压器(TX1)副边的中心点两端增设输出耦合电感电路,该输出耦合电感电路主要由钳位电容(Ch)、输出耦合电感(Lc)以及二极管(Df、Dd、Dc)组成。
2.根据权利要求1所述的一种零电压零电流全桥DC-DC变换器,其特征是:在二极管(D5、D6)的负极连接二极管(Df)的负极、二极管(Dd)的负极和滤波电感(Lf)的同名端;二极管(Dd)的正极连接钳位电容(Ch)的正极和电感(Liks)一端;电感(Liks)的另一端连接输出耦合电感(Lc);变压器(TX1)副边的中心点连接二极管(Df)的正极、钳位电容(Ch)的负极和二极管(Dc)的正极;输出耦合电感(Lc)与滤波电感(Lf)耦合。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNA2008100249536A CN101355307A (zh) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | 一种零电压零电流全桥dc-dc变换器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNA2008100249536A CN101355307A (zh) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | 一种零电压零电流全桥dc-dc变换器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101355307A true CN101355307A (zh) | 2009-01-28 |
Family
ID=40307944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNA2008100249536A Pending CN101355307A (zh) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | 一种零电压零电流全桥dc-dc变换器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101355307A (zh) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102570830A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-07-11 | 上海电机学院 | 基于耦合电感的模块型光伏电力电子变换器 |
CN103762839A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-04-30 | 华南理工大学 | 一种磁耦合型单相高增益无桥功率因数校正电路 |
CN104184325A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-12-03 | 哈尔滨工程大学 | 电压控制型dc/dc变换器的快速动态补偿控制装置及控制方法 |
CN104967329A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-10-07 | 哈尔滨工业大学 | 开关耦合电感型双自举三电平zeta变换器 |
CN106787912A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-05-31 | 深圳市皓文电子有限公司 | 一种全桥谐振变换器 |
CN107809174A (zh) * | 2016-09-08 | 2018-03-16 | 现代自动车株式会社 | Dc‑dc变换器及其控制方法 |
CN112737345A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 陕西科技大学 | 一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制策略 |
CN112888104A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-01 | 杭州士兰微电子股份有限公司 | Led驱动电路及其驱动控制器和控制方法 |
CN113746342A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-03 | 西安交通大学 | 一种过流自动保护的llc全桥变换器主电路及控制方法 |
CN114301292A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-08 | 深圳英飞源技术有限公司 | 一种软开关型双向buck-boost变换器 |
CN117240103A (zh) * | 2023-11-13 | 2023-12-15 | 南京信息工程大学 | 一种高增益隔离h桥式软开关dc-dc变换器 |
-
2008
- 2008-05-20 CN CNA2008100249536A patent/CN101355307A/zh active Pending
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102570830A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-07-11 | 上海电机学院 | 基于耦合电感的模块型光伏电力电子变换器 |
CN102570830B (zh) * | 2011-12-23 | 2015-01-21 | 上海电机学院 | 基于耦合电感的模块型光伏电力电子变换器 |
CN103762839A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-04-30 | 华南理工大学 | 一种磁耦合型单相高增益无桥功率因数校正电路 |
CN103762839B (zh) * | 2014-01-08 | 2016-05-04 | 华南理工大学 | 一种磁耦合型单相高增益无桥功率因数校正电路 |
CN104184325A (zh) * | 2014-08-07 | 2014-12-03 | 哈尔滨工程大学 | 电压控制型dc/dc变换器的快速动态补偿控制装置及控制方法 |
CN104184325B (zh) * | 2014-08-07 | 2017-01-11 | 哈尔滨工程大学 | 电压控制型dc/dc变换器的快速动态补偿控制装置及控制方法 |
CN104967329A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-10-07 | 哈尔滨工业大学 | 开关耦合电感型双自举三电平zeta变换器 |
CN107809174A (zh) * | 2016-09-08 | 2018-03-16 | 现代自动车株式会社 | Dc‑dc变换器及其控制方法 |
CN107809174B (zh) * | 2016-09-08 | 2020-07-03 | 现代自动车株式会社 | Dc-dc变换器及其控制方法 |
CN106787912A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-05-31 | 深圳市皓文电子有限公司 | 一种全桥谐振变换器 |
CN112737345A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 陕西科技大学 | 一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制策略 |
CN112737345B (zh) * | 2020-12-29 | 2022-06-14 | 陕西科技大学 | 一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法 |
CN112888104A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-01 | 杭州士兰微电子股份有限公司 | Led驱动电路及其驱动控制器和控制方法 |
CN112888104B (zh) * | 2021-01-22 | 2023-08-08 | 杭州士兰微电子股份有限公司 | Led驱动电路及其驱动控制器和控制方法 |
CN113746342A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-03 | 西安交通大学 | 一种过流自动保护的llc全桥变换器主电路及控制方法 |
CN113746342B (zh) * | 2021-08-27 | 2023-03-28 | 西安交通大学 | 一种过流自动保护的llc全桥变换器主电路及控制方法 |
CN114301292A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-08 | 深圳英飞源技术有限公司 | 一种软开关型双向buck-boost变换器 |
CN114301292B (zh) * | 2021-12-17 | 2023-11-03 | 深圳英飞源技术有限公司 | 一种软开关型双向buck-boost变换器 |
CN117240103A (zh) * | 2023-11-13 | 2023-12-15 | 南京信息工程大学 | 一种高增益隔离h桥式软开关dc-dc变换器 |
CN117240103B (zh) * | 2023-11-13 | 2024-01-30 | 南京信息工程大学 | 一种高增益隔离h桥式软开关dc-dc变换器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101355307A (zh) | 一种零电压零电流全桥dc-dc变换器 | |
CN109217681B (zh) | 一种双向谐振变换器 | |
CN102364860B (zh) | 一种二次侧移相控制全桥变换器 | |
CN101505107B (zh) | 基于llc串联谐振的低电压应力单级ac-dc变换器 | |
CN101902129B (zh) | 一种电流型多谐振直流变换器 | |
CN100353654C (zh) | 级联式双向dc-dc变换器 | |
CN103812359A (zh) | 一种交流-直流变换电路及其控制方法 | |
CN101860216B (zh) | 加耦合电感的倍流整流方式全桥直流变换器 | |
CN101847936B (zh) | 滞后臂并联辅助网络的软开关全桥直流变换器 | |
CN101604917A (zh) | 采用无源辅助网络的零电压开关全桥直流变换器 | |
CN201345619Y (zh) | 基于llc串联谐振的低电压应力单级ac-dc变换器 | |
CN2917083Y (zh) | 正激-反激合并式dc/dc隔离变换器 | |
CN105515377A (zh) | 一种基于耦合电感和倍压电容的软开关高增益直流变换器 | |
CN211127590U (zh) | 一种移相全桥零电压零电流软开关dc-dc变换器 | |
CN101604916B (zh) | 基于π型辅助网络零电压开关全桥直流变换器 | |
CN100561840C (zh) | 零电压开关全桥直流变换器 | |
CN103441680A (zh) | 一种减小环流损耗的软开关全桥直流变换器 | |
CN100448148C (zh) | 二极管加电流互感器箝位的零电压开关全桥直流变换器 | |
CN203722491U (zh) | 一种交流-直流变换电路和交流-直流变换器 | |
CN108539988A (zh) | 一种变换器及其控制方法 | |
CN108347174A (zh) | 一种Boost全桥隔离型变换器及其复合有源箝位电路 | |
CN1322660C (zh) | 全桥零电压零电流开关pwm变换器 | |
CN103944399A (zh) | 低输入电流纹波单开关高增益变换器 | |
CN106329943A (zh) | 一种低压直流升压变换及控制电路 | |
CN202798466U (zh) | 一种隔离型基于三端口功率变换器的新能源供电设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090128 |