專利名稱：一種雙端反激型無(wú)源無(wú)損開(kāi)關(guān)電源拓?fù)涞闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域，尤其適用于反激型開(kāi)關(guān)電源應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前在開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域中，反激型開(kāi)關(guān)電源拓?fù)溆捎谄渚哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低和可 靠性高的特點(diǎn)，已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如圖1所示反激型拓?fù)?圖，主開(kāi)關(guān)不能實(shí) 現(xiàn)ZVS(Zero Voltage Switch)關(guān)斷，變壓器漏感能量消耗在穩(wěn)壓管上，由于穩(wěn)壓管功率的 限制，通常僅用于功率數(shù)十瓦以內(nèi)的電源；圖2所示反激型拓?fù)?圖，主開(kāi)關(guān)不能實(shí)現(xiàn)ZVS 關(guān)斷，變壓器漏感能量消耗在電阻上，通常用于功率100瓦內(nèi)的電源；圖3所示反激型拓?fù)?3圖，主開(kāi)關(guān)能實(shí)現(xiàn)ZVS關(guān)斷，變壓器漏感能量可部分回饋到初級(jí)電源，可用于功率數(shù)百瓦、 輸入電壓400V以內(nèi)的電源；圖4所示反激型拓?fù)?圖，主開(kāi)關(guān)不能實(shí)現(xiàn)ZVS關(guān)斷，變壓器漏 感能量可部分回饋初級(jí)電源，通常僅用于功率數(shù)百瓦、輸入電壓700V以內(nèi)的電源；這些拓 撲效率均不高，并且無(wú)法適用于單變壓器千瓦級(jí)電源的場(chǎng)合。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種高效率，適用于單變壓器高壓電源的雙端反激型無(wú)源無(wú)損開(kāi) 關(guān)電源拓?fù)洌鋬?nèi)容如下一種雙端反激型無(wú)源無(wú)損開(kāi)關(guān)電源拓?fù)浒娙軨1、電容C2、電容C3，二極管 D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4，開(kāi)關(guān)器件Q1、開(kāi)關(guān)器件Q2，電感L1、電感L2，變壓器T1， 電源Ui ；其中，所述電源Ui加在所述電容C1的兩端，所述開(kāi)關(guān)器件Q1的源極與所述變壓 器T1初級(jí)線圈的正極相連，所述開(kāi)關(guān)器件Q1的漏極與所述電源Ui的正極相連，所述變壓 器T1初級(jí)線圈的負(fù)極與所述開(kāi)關(guān)器件Q2的漏極相連，所述開(kāi)關(guān)器件Q2的源極與所述電源 Ui的負(fù)極相連，所述電感L1的一端與所述電源Ui正極相連，所述電感L1的另一端與所述 二極管D3的負(fù)極相連，所述二極管D3、所述二極管D1、所述二極管D2、所述二極管D4依次 串接在一起，且其電流的導(dǎo)通方向一致，所述二極管D4的正極與所述電感L2相連，所述電 感L2的另一端與所述電源Ui的負(fù)極相連，所述電容C2的一端和所述二極管D3正極相連， 其另一端和所述變壓器T1初級(jí)線圈的正極相連，所述電容C3的一端和所述二極管D2的正 極相連，其另一端和所述變壓器T1初級(jí)線圈的負(fù)極相連。該開(kāi)關(guān)電源拓?fù)溥€包括緩沖電路，電阻R1、電阻R2、電容C7和電容C8 ；所述電阻R1和所述電容C7并聯(lián)在所述開(kāi)關(guān)器件Q1漏極和源極之間，所述電容C8 和所述電阻R2并聯(lián)在所述開(kāi)關(guān)器件Q2的漏極和源極之間。該開(kāi)關(guān)電源拓?fù)溥€包括鉗位電路，穩(wěn)壓二極管Z1、穩(wěn)壓二極管Z2、二極管D6、二極 管D7、電容C5和電容C6 ；所述穩(wěn)壓二極管Z1的正極和所述電源Ui正極相連，其負(fù)極與所述二極管D6的負(fù) 極相連，所述二極管D6的正極與所述變壓器T1初級(jí)線圈的負(fù)極相連，所述電容C5的一端 與所述電源Ui的正極相連，所述電容C5的另一端與所述二極管D6的負(fù)極相連，并且所述穩(wěn)壓二極管Z2的負(fù)極和所述電源Ui負(fù)極相連，其正極與所述二極管D7的正極相連，所述 二極管D7的負(fù)極與所述變壓器T1初級(jí)線圈的正極相連，所述電容C6的一端與所述電源Ui 的負(fù)極相連，所述電容C6的另一端與所述二極管D7的正極相連。 由于采用本實(shí)用新型提供的電源拓?fù)?，能夠?qū)⒆儔浩骼锏穆└心芰炕仞伒诫娫?里，且主開(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)ZVS關(guān)斷，大大提高了效率，能夠適用于大功率的場(chǎng)合，具有很強(qiáng)的 實(shí)用性。

[0010]圖1為反激型拓?fù)?圖；[0011]圖2為反激型拓?fù)?圖；[0012]圖3為反激型拓?fù)?圖；[0013]圖4為反激型拓?fù)?圖；[0014]圖5為本實(shí)用新型反激型拓?fù)潆娐穲D；[0015]圖6為本實(shí)用新型反激型拓?fù)潆娐穲D的變形拓?fù)鋱D。
具體實(shí)施例以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，圖5為本實(shí)用新型反激型拓?fù)潆娐?圖，如圖所示電源Ui加在電容C1的兩端，主開(kāi)關(guān)Q1的源極與變壓器T1初級(jí)線圈的正極相 連，Q1的漏極與Ui的正極相連，T1初級(jí)線圈的負(fù)極與Q2的漏極相連，Q2的源極與Ui的負(fù) 極相連，L1的一端與Ui正極相連，L1的另一端與D3的負(fù)極相連，D3、Dl、D2、D4依次串接 在一起，且其電流的導(dǎo)通方向一致，D4的正極與L2相連，L2的另一端與Ui的負(fù)極相連，C2 的一端和D3正極相連，其另一端和T1初級(jí)線圈的正極相連，C3的一端和D2的正極相連， 其另一端和Q2的源極相連。在主開(kāi)關(guān)Q1、Q2的兩端還設(shè)置有緩沖電路，如圖示R1和C7并 聯(lián)在Q1漏極和源極之間，C8和R2并聯(lián)在Q2的漏極和源極之間。另外圖中還包括鉗位電 路，如圖示Z1的正極和Ui正極相連，其負(fù)極與D6的負(fù)極相連，D6的正極與T1初級(jí)線圈的 負(fù)極相連，C5的一端與Ui的正極相連，C5的另一端與D6的負(fù)極相連，并且Z2的負(fù)極和Ui 負(fù)極相連，其正極與D7的正極相連，D7的負(fù)極與T1初級(jí)線圈的正極相連，C6的一端與Ui 的負(fù)極相連，C6的另一端與D7的正極相連。本實(shí)用新型的工作原理如下主開(kāi)關(guān)Ql、Q2同時(shí)導(dǎo)通期間，輸入電壓Ui加到變壓 器初級(jí)線圈m上，變壓器磁化電感和漏感同時(shí)儲(chǔ)能，此時(shí)，緩沖電容器C2、C3的電壓Uc2、 Uc3基本相等且代數(shù)和接近Ui，其中Uc2、Uc3在初始狀態(tài)時(shí)是沒(méi)有電壓的，在經(jīng)過(guò)主開(kāi)關(guān) Ql、Q2幾次開(kāi)通關(guān)斷后，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)Uc2、Uc3基本相等且代數(shù)和接近Ui。且二極 管D1、D2臨近導(dǎo)通，當(dāng)附的電流達(dá)到電流值Ipl時(shí)Q1、Q2同時(shí)關(guān)斷，則附通過(guò)C3、D2、D1、 C2續(xù)流，Q1、Q2的電壓上升率為Ipl/C2，Q1、Q2獲得ZVS關(guān)斷條件。當(dāng)附的反向電壓達(dá)到 n*Uo時(shí)，Uo是N2的輸出電壓，此時(shí)Q1、Q2電壓之和為Ui+nUo，D5開(kāi)始導(dǎo)通，變壓器初級(jí)電 流開(kāi)始向次級(jí)換流，由于變壓器漏感儲(chǔ)能及對(duì)換流的阻滯作用，通過(guò)C3、D2、Dl、C2的續(xù)流 繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)此續(xù)流結(jié)束時(shí)，漏感儲(chǔ)能的全部及互感儲(chǔ)能的一部分存儲(chǔ)到C2、C3中，設(shè)此時(shí) C2、C3 電壓之和為 Uc = Ui+nUo+AU，則有 l/2*Ls*Ipl*Ipl = 1/4*C2* A U* A U。在 Q1、Q2 再次導(dǎo)通之前，C2、C3的電壓能夠保持。在電源正常帶載工作時(shí)，參數(shù)設(shè)計(jì)使2*Ui+2*UZl> Uc > 2*Ui，(UZ1 = UZ2)。D6、Zl、C5與D7、Z2、C6在異常情況下如過(guò)流、短路等對(duì)C2、 C3進(jìn)行電壓鉗位，保護(hù)主開(kāi)關(guān)Ql、Q2不被擊穿。當(dāng)Ql、Q2再次同時(shí)開(kāi)通時(shí)，C2通過(guò)D3、L1 放電，C3通過(guò)D4、L2放電，T1工作于非連續(xù)電流模式，則Q1、Q2在ZCS開(kāi)通。Ql、Q2開(kāi)通 后，C2與LI、C3與L2開(kāi)始半個(gè)正弦周期的諧振。由于通常C2、C3的起始電壓大于Ui，故 在L1、L2電流減小到零之前D1、D2已導(dǎo)通，L1、L2剩余能量饋入輸入電源C1。如此完成一 個(gè)循環(huán)周期工作過(guò)程。R1、C7和R2、C8提供附加的緩沖并均衡由于分布參數(shù)不一致造成的 Q1、Q2關(guān)斷時(shí)電壓應(yīng)力的不一致。本實(shí)用新型在雙端反激拓?fù)浠A(chǔ)上通過(guò)采用一種新的無(wú)源無(wú)損緩沖方案和多重 交錯(cuò)方案，解決了主開(kāi)關(guān)的ZVS關(guān)斷、變壓器漏感能量回饋及濾波電容紋波電流大的問(wèn)題。 利用本實(shí)用新型提供的拓?fù)潆娐穲D，采用兩只800V的M0SFET或IGBT單管，在輸入電壓 600V、輸出48V時(shí)，可實(shí)現(xiàn)單變壓器功率2KW，效率94%，通過(guò)多重交錯(cuò)并聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)10KW級(jí) 反激型變換器。從而很好的解決了單變壓器在千瓦級(jí)電源場(chǎng)合的適用，且變換器的效率得 到明顯提高，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種雙端反激型無(wú)源無(wú)損開(kāi)關(guān)電源拓?fù)溥M(jìn)行了詳細(xì) 介紹，上述的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一 般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，例如 如圖6所示的拓?fù)潆娐穲D就是在圖5所繪拓?fù)浠A(chǔ)上，變壓器初級(jí)m增加中間抽頭，并將 此中間變壓器抽頭與D1、D2的連接點(diǎn)和(或)有兩電容器串聯(lián)構(gòu)成的C1的中間接點(diǎn)相連， 綜上所述，本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求一種雙端反激型無(wú)源無(wú)損開(kāi)關(guān)電源拓?fù)?，其特征在于包括電容C1、電容C2、電容C3，二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4，開(kāi)關(guān)器件Q1、開(kāi)關(guān)器件Q2，電感L1、電感L2，變壓器T1，電源Ui；其中，所述電源Ui加在所述電容C1的兩端，所述開(kāi)關(guān)器件Q1的源極與所述變壓器T1初級(jí)線圈的正極相連，所述開(kāi)關(guān)器件Q1的漏極與所述電源Ui的正極相連，所述變壓器T1初級(jí)線圈的負(fù)極與所述開(kāi)關(guān)器件Q2的漏極相連，所述開(kāi)關(guān)器件Q2的源極與所述電源Ui的負(fù)極相連，所述電感L1的一端與所述電源Ui正極相連，所述電感L1的另一端與所述二極管D3的負(fù)極相連，所述二極管D3、所述二極管D1、所述二極管D2、所述二極管D4依次串接在一起，且其電流的導(dǎo)通方向一致，所述二極管D4的正極與所述電感L2相連，所述電感L2的另一端與所述電源Ui的負(fù)極相連，所述電容C2的一端和所述二極管D3正極相連，其另一端和所述變壓器T1初級(jí)線圈的正極相連，所述電容C3的一端和所述二極管D2的正極相連，其另一端和所述變壓器T1初級(jí)線圈的負(fù)極相連。
2.如權(quán)利要求1所述一種雙端反激型無(wú)源無(wú)損開(kāi)關(guān)電源拓?fù)?，其特征在于還包括電 阻R1、電阻R2、電容C7和電容C8 ；所述電阻R1和所述電容C7并聯(lián)在所述開(kāi)關(guān)器件Q1漏極和源極之間，所述電容C8和 所述電阻R2并聯(lián)在所述開(kāi)關(guān)器件Q2的漏極和源極之間。
3.如權(quán)利要求1所述一種雙端反激型無(wú)源無(wú)損開(kāi)關(guān)電源拓?fù)洌涮卣髟谟谶€包括穩(wěn) 壓二極管Z1、穩(wěn)壓二極管Z2、二極管D6、二極管D7、電容C5和電容C6 ；所述穩(wěn)壓二極管Z1的正極和所述電源Ui正極相連，其負(fù)極與所述二極管D6的負(fù)極相 連，所述二極管D6的正極與所述變壓器T1初級(jí)線圈的負(fù)極相連，所述電容C5的一端與所 述電源Ui的正極相連，所述電容C5的另一端與所述二極管D6的負(fù)極相連，并且所述穩(wěn)壓二極管Z2的負(fù)極和所述電源Ui負(fù)極相連，其正極與所述二極管D7的正極相 連，所述二極管D7的負(fù)極與所述變壓器T1初級(jí)線圈的正極相連，所述電容C6的一端與所 述電源Ui的負(fù)極相連，所述電容C6的另一端與所述二極管D7的正極相連。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種高效率，適用于單變壓器高壓電源的雙端反激型無(wú)源無(wú)損開(kāi)關(guān)電源拓?fù)?，包括電?C1-C3)，二極管(D1-D4)，開(kāi)關(guān)器件(Q1、Q2)，電感(L1、L2)，變壓器(T1)，其中電源(Ui)加在電容(C1)的兩端，(Q1)的源極與(T1)初級(jí)線圈的正極相連，(Q1)的漏極與(Ui)的正極相連，(T1)初級(jí)線圈的負(fù)極與(Q2)的漏極相連，(Q2)的源極與(Ui)的負(fù)極相連，(L1)的一端與(Ui)正極相連，(L1)的另一端與(D3)的負(fù)極相連，(D3)、(D1)、(D2)、(D4)依次串接在一起，且其電流的導(dǎo)通方向一致，(D4)的正極與(L2)相連，(L2)的另一端與(Ui)的負(fù)極相連，(C2)的一端和(D3)正極相連，其另一端和(T1)初級(jí)線圈的正極相連，(C3)的一端和(D2)的正極相連，其另一端和(T1)初級(jí)線圈的負(fù)極相連。采用此種電源拓?fù)?，能夠?qū)⒆儔浩骼锏穆└心芰炕仞伒诫娫蠢铮抑鏖_(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)ZVS關(guān)斷，大大提高了效率，能夠適用于大功率的場(chǎng)合，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
文檔編號(hào)H02M3/155GK201766503SQ201020176370
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
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