CN111987915A - 一种隔离全桥变换器 - Google Patents

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彭辉
张春雷
游江
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Abstract

本发明公开了一种隔离全桥变换器，采用倍流整流方式，第一高频电容(Ca1)的一端连接高频变压器副边绕组的一端、另一端连接第二高频电容(Ca2)的一端，第二高频电容(Ca2)的另一端连接高频变压器副边绕组的另一端；第一快恢复二极管(Da1)和第二快恢复二极管(Da2)串联后与全桥变换器副边输出滤波电容Co相并联，第一高频电容(Ca1)与第二高频电容(Ca2)的连接点连接第一快恢复二极管(Da1)和第二快恢复二极管(Da2)的连接点。本发明可以抑制副边二极管整流电路在换流过程中的电压尖峰幅值，从而达到提高***可靠性并降低电压尖峰对***负面影响的目的。

Description

一种隔离全桥变换器
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，涉及一种隔离全桥变换器，特别是一种抑制全桥变换器倍流整流电路电压尖峰的隔离全桥变换器。
背景技术
由于存在反向恢复电荷以及一定的反向恢复时间，根据具体的二极管器件参数，通常在换流过程中全桥变换器副边的倍流整流电路的二极管两端不可避免的可出现严重的电压尖峰现象，并且该电压尖峰与二极管寄生电容和线路中的杂散电感相耦合可在二极管两端形成显著的尖峰电压振荡。若二极管耐压不足则可能导致二极管损坏，并且高的电压尖峰会导致严重的EMC问题，甚至干扰到弱电控制***的正常运行，从而降低***的可靠性。在此情况下，需要借助额外的辅助电路来抑制尖峰电压的幅值，减小其对***的负面影响。
发明内容
针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种能够有效抑制全桥变换器倍流整流电路电压尖峰的隔离全桥变换器。
为解决上述技术问题，本发明的一种隔离全桥变换器，采用倍流整流方式，第一高频电容Ca1的一端连接高频变压器副边绕组的一端，第一高频电容Ca1的另一端连接第二高频电容Ca2的一端，第二高频电容Ca2的另一端连接高频变压器副边绕组的另一端；第一快恢复二极管Da1和第二快恢复二极管Da2串联后与全桥变换器副边输出滤波电容Co相并联，第一高频电容Ca1与第二高频电容Ca2的连接点e连接第一快恢复二极管Da1和第二快恢复二极管Da2的连接点f，第一快恢复二极管Da1和第二快恢复二极管Da2为相同的二极管，第一高频电容Ca1和第二高频电容Ca2为相同的电容。
本发明的有益效果：本发明提出了一种仅采用电容和二极管构成的电压尖峰无损吸收电路的隔离全桥变换器，可以有效抑制副边二极管整流电路在换流过程中的电压尖峰幅值，从而达到提高***可靠性并降低电压尖峰对***负面影响的目的。采用的为电容和二极管组成的抑制电路，电路的结构简单，可靠性高；同时具有无源无损的优点。由于该用于电压尖峰抑制的吸收电路中仅存在二极管和电容，而不存在而外的电阻性元件，在忽略二极管和电容损耗的情况下，就构成了一个近似无损的电压尖峰吸收电路。
附图说明
图1为本发明的隔离全桥变换器与电压尖峰吸收电路(虚线框中所示)；
图2为发明以D1为例的电压尖峰被吸收的正向通路示意图；
图3为本发明以D1为例的电压尖峰被吸收的反向通路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步说明。
本发明的目的在于提供一种抑制全桥变换器倍流整流电路电压尖峰的隔离全桥变换器。包括：两个高频电容Ca1和Ca2的连接方式、两个具有快恢复特性二极管Da1和Da2的连接方式，以及Ca1和Ca2串联组合与Da1和Da2串联组合之间的连接方式。
结合附图1，本发明的目的是这样实现的。
除去附图1中虚线框部分(即移除Ca1、Ca2、Da1和Da2)，图中剩下部分为一个采用倍流整流方式的隔离结构的全桥变换器，采用倍流整流方式的隔离结构的全桥变换器由S1、S2、S3、S4四只全控型开关器件组成一个H桥，将输入的直流电压逆变为高频的交流电压，通过高频变压器隔离传输给副边，副边的两只二极管D1、D2和两个电感L1、L2组成H桥完成倍流整流功能。同时电感L1、L2还可以和输出滤波电容Co共同组合滤波电路完成滤波功能。该变换器结构及调制策略(采用移相调制方式)本身均为成熟技术，在此不再赘述。以下仅对虚线框中所示的电压尖峰吸收电路进行说明。
如图1所示将高频nF级电容Ca1的一端与全桥变换器的高频变压器副边绕组的一端(如图中的c点)连接，Ca1的另一端与高频nF级电容Ca2的一端连接(连接点如图中的e点)，Ca2的另一端与高频变压器副边绕组的另一端(如图中的d点)连接。如图所示，在以上所述的连接关系中，实质上是将Ca1与Ca2串联之后与全桥变换器高频变压器的副边绕组相并联。
将两个快恢复二极管Da1和Da2串联后与全桥变换器副边输出滤波电容Co相并联，如图所示将Da1和Da2串联的中点(公共点)标记为f点；将e点和f点连接在一起即构成专利所述的用于电压尖峰抑制的吸收电路。
对照图2，以二极管D1为例。当c、d间出现正向脉冲电压时，二极管D1两端所出现的尖峰电压(此时c点相对于O点出现正向的电压尖峰)将沿图2中虚线所示的低阻通路(沿Ca1、Da1、Co、D2以及变压器副边绕组构成的回路)被输出滤波电容所吸收，在此过程中Ca1被充电。
为了使得当c、d间出现下一个正向脉冲电压时Ca1还能够为D1两端的尖峰电压提供释放路径，需要将Ca1在之前充电过程中存储的电荷释放掉，因此当c、d间出现负向脉冲时(此时d点相对于O点出现正向的电压尖峰)，Ca1将沿图3所示的通路(沿Ca1、L1、Co和Da2构成的回路)将电荷向Co释放。
由于吸收电路连接的对称性，利用Ca2、Da1和Da2为d点相对于O点的电压尖峰提供释放通路的过程与(3)和(4)中的原理相同，过程相似。

Claims (1)

1.一种隔离全桥变换器，采用倍流整流方式，其特征在于：第一高频电容(Ca1)的一端连接高频变压器副边绕组的一端，第一高频电容(Ca1)的另一端连接第二高频电容(Ca2)的一端，第二高频电容(Ca2)的另一端连接高频变压器副边绕组的另一端；第一快恢复二极管(Da1)和第二快恢复二极管(Da2)串联后与全桥变换器副边输出滤波电容(Co)相并联，第一高频电容(Ca1)与第二高频电容(Ca2)的连接点(e)连接第一快恢复二极管(Da1)和第二快恢复二极管(Da2)的连接点(f)，第一快恢复二极管(Da1)和第二快恢复二极管(Da2)为相同的二极管，第一高频电容(Ca1)和第二高频电容(Ca2)为相同的电容。
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Title
段东东等: "无损吸收倍流整流ZVS PWM全桥变换器", 《通信电源技术》, vol. 22, no. 5, pages 12 - 14 *

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