專利名稱：一種組合式變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及開關(guān)電源，尤其涉及一種組合式變換器。
背景技術(shù)：
正激變換電路，由于控制簡單、無偏磁等特點，在開關(guān)電源領(lǐng)域內(nèi)大量應(yīng)用。但是由于受MOSFET耐壓及導(dǎo)通電阻的限制，在輸入電壓為三相時，成本很高，且效率降低。為了解決這個問題，現(xiàn)有組合式變換器的結(jié)構(gòu)如圖I (A)和(B)的電路所示。組合式變換器包括兩個正激變換電路，每個正激變換電路包括原邊電路和副邊電路，原邊電路和副邊電路通過變壓器耦合，兩個正激變換電路的原邊電路串聯(lián)，副邊電路并聯(lián)；每個原邊電路的輸入端接有電容。這樣就可以把額定電壓低的MOSFET應(yīng)用到高壓電路中去。但是由于器件差異等原因，這一方法往往造成原端兩個電容的電壓不平衡，因而導(dǎo)致工作不正常及器件損壞。雖然有文獻試圖解決這一問題，但未能見到根本的改進措施。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種原端兩個電容的電壓差值較小、工作穩(wěn)定的組合式變換器。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是，一種組合式變換器，包括第一變換電路、第二變換電路、第一平衡電路和第二平衡電路，第一變換電路包括第一原邊電路和第一副邊電路，第一原邊電路和第一副邊電路通過第一變壓器耦合；第二變換電路包括第二原邊電路和第二副邊電路，第二原邊電路和第二副邊電路通過第二變壓器耦合； 第一原邊電路與第二原邊電路串聯(lián)，第一副邊電路與第二副邊電路并聯(lián)；第一原邊電路的輸入端并接有第一電容，第二原邊電路的輸入端并接有第二電容，第一變壓器和第二變壓器各包括副邊附加繞組，第一平衡電路包括第二變壓器副邊附加繞組和第二整流電路，第二平衡電路包括第一變壓器副邊附加繞組和第一整流電路；第一平衡電路與第二平衡電路串聯(lián)，第一平衡電路輸出端的正極接第一電容的正極，第一平衡電路輸出端的負極接第一電容的負極；第二平衡電路輸出端的正極接第二電容的正極，第二平衡電路輸出端的負極接第二電容的負極。以上所述的組合式變換器，所述的變換電路是雙管正激變換電路、半橋變換電路或全橋變換電路。以上所述的組合式變換器，包括第一電阻，所述的第一電阻接在第一平衡電路與第二平衡電路連接點和第一電容與第二電容連接點之間。以上所述的組合式變換器，所述的第一整流電路和第二整流電路為全橋整流電路，第二變壓器副邊附加繞組連接第一平衡電路全橋整流電路的兩個輸入端，第一平衡電路全橋整流電路輸出端的正極接第一電容的正極，第一平衡電路全橋整流電路輸出端的負極接第一電容的負極；第一變壓器副邊附加繞組連接第二平衡電路全橋整流電路的兩個輸入端，第二平衡電路全橋整流電路輸出端的正極接第二電容的正極，第二平衡電路全橋整流電路輸入端的負極接第二電容的負極。以上所述的組合式變換器，所述的第一整流電路和第二整流電路為整流二極管， 第二變壓器副邊附加繞組和第一平衡電路的整流二極管串聯(lián)，第一變壓器副邊附加繞組和第二平衡電路的整流二極管串聯(lián)。以上所述的組合式變換器，第一副邊電路包括所述第一變壓器的副邊繞組和第一半波整流電路，第二副邊電路包括所述第二變壓器的副邊繞組和第二半波整流電路；第一半波整流電路的輸入端接第一變壓器的副邊繞組的輸出端，第二半波整流電路的輸入端接第二變壓器的副邊繞組的輸出端；第一半波整流電路的輸出端與第二半波整流電路的輸出端并接。以上所述的組合式變換器，第一副邊電路包括所述第一變壓器的副邊繞組和第一全波整流電路，第二副邊電路包括所述第二變壓器的副邊繞組和第二全波整流電路；第一全波整流電路的輸入端接第一變壓器的副邊繞組的輸出端，第二全波整流電路的輸入端接第二變壓器的副邊繞組的輸出端；第一全波整流電路的輸出端與第二全波整流電路的輸出端并接。以上所述的組合式變換器，第一原邊電路包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一二極管和第二二極管，第一開關(guān)管的一端接第一二極管的陰極，另一端接第二二極管的陰極；第二開關(guān)管的一端接第一二極管的陽極，另一端接第二二極管的陽極；所述第一變壓器原邊繞組的一端接第一二極管的陽極，另一端接第二二極管的陰極；第一二極管的陰極接所述第一電容的正極，第二二極管的陽極接第一電容的負極；第二原邊電路包括第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第三二極管和第四二極管，第三開關(guān)管的一端接第三二極管的陰極，另一端接第四二極管的陰極；第四開關(guān)管的一端接第三二極管的陽極，另一端接第四二極管的陽極; 所述第二變壓器原邊繞組的一端接第三二極管的陽極，另一端接第四二極管的陰極；第三二極管的陰極接所述第二電容的正極，第四二極管的陽極接第二電容的負極。以上所述的組合式變換器，第一原邊電路包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管，所述的第一電容包括串接的第一分電容和第二分電容；第一開關(guān)管與第二開關(guān)管串聯(lián)后與第一電容并聯(lián)；所述第一變壓器原邊繞組的一端接第一開關(guān)管與第二開關(guān)管的連接點，另一端接第一分電容與第二分電容的連接點；第二原邊電路包括第三開關(guān)管、第四開關(guān)管，所述的第二電容包括串接的第三分電容和第四分電容；第三開關(guān)管與第四開關(guān)管串聯(lián)后與第二電容并聯(lián)；所述第二變壓器原邊繞組的一端接第三開關(guān)管與第四開關(guān)管的連接點，另一端接第三分電容與第四分電容的連接點。以上所述的組合式變換器，第一原邊電路包括由4個開關(guān)管組成的第一全橋電路，所述第一變壓器原邊繞組的兩端接第一全橋電路的兩個輸出端，第一全橋電路的兩個輸入端接第一電容的兩端；第二原邊電路包括由4個開關(guān)管組成的第二全橋電路，所述第二變壓器原邊繞組的兩端接第二全橋電路的兩個輸出端，第二全橋電路的兩個輸入端接第二電容的兩端。本實用新型組合式變換器原端兩個電容的電壓差值較小、工作穩(wěn)定，并且可將耐壓較低的MOSFET應(yīng)用在高壓輸入上，本實用新型可以應(yīng)用到電焊機、切割機、電力電源、通訊電源、電鍍電源、電動車輛充電電源等領(lǐng)域。[
][0017]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。圖I (A)是現(xiàn)有技術(shù)組合式變換器原理圖之一。圖I (B)是現(xiàn)有技術(shù)組合式變換器原理圖之二。圖2 (A)是本實用新型組合式變換器實施例I原理圖。圖2 (B)是本實用新型組合式變換器實施例2原理圖。圖3 (A)是本實用新型組合式變換器實施例3原理圖。圖3 (B)是本實用新型組合式變換器實施例4原理圖。圖4是本實用新型組合式變換器實施例5原理圖。圖5是本實用新型組合式變換器實施例6原理圖。[具體實施方式
]在本實用新型以下各實施例中，組合式變換器包括第一變換電路、第二變換電路、 第一平衡電路和第二平衡電路，第一變換電路包括第一原邊電路和第一副邊電路，第一原邊電路和第一副邊電路通過第一變壓器TRl耦合；第二變換電路包括第二原邊電路和第二副邊電路，第二原邊電路和第二副邊電路通過第二變壓器TR2耦合；第一原邊電路與第二原邊電路串聯(lián)，第一副邊電路與第二副邊電路并聯(lián)；第一原邊電路的輸入端并接有第一電容Cl，第二原邊電路的輸入端并接有第二電容C2，第一變壓器TRl和第二變壓器TR2各包括副邊附加繞組，第一平衡電路包括第二變壓器副邊附加繞組TR2C和第二整流電路，第二平衡電路包括第一變壓器副邊附加繞組TRlC和第一整流電路；第一平衡電路與第二平衡電路串聯(lián)，第一平衡電路輸出端的正極接第一電容Cl的正極，第一平衡電路輸出端的負極接第一電容Cl的負極；第二平衡電路輸出端的正極接第二電容C2的正極，第二平衡電路輸出端的負極接第二電容C2的負極。第一電阻Rl接在第一平衡電路與第二平衡電路的連接點和第一電容Cl與第二電容C2的連接點之間。變換電路可以是雙管正激變換電路、半橋變換電路或全橋變換電路。在圖2 (A)所示的本實用新型實施例I中，變換電路是雙管正激變換電路，第一原邊電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第一二極管Dl和第二二極管D2，第一開關(guān)管Ql 的一端接第一二極管Dl的陰極，另一端接第二二極管D2的陰極；第二開關(guān)管Q2的一端接第一二極管Dl的陽極，另一端接第二二極管D2的陽極；第一變壓器原邊繞組TRlA的一端接第一二極管Dl的陽極，另一端接第二二極管D2的陰極；第一二極管Dl的陰極接第一電容Cl的正極，第二二極管D2的陽極接第一電容Cl的負極；第二原邊電路包括第三開關(guān)管 Q3、第四開關(guān)管Q4、第三二極管D3和第四二極管D4，第三開關(guān)管Q3的一端接第三二極管D3 的陰極，另一端接第四二極管D4的陰極；第四開關(guān)管Q4的一端接第三二極管D3的陽極，另一端接第四二極管D4的陽極；第二變壓器原邊繞組TR2A的一端接第三二極管D3的陽極， 另一端接第四二極管D4的陰極；第三二極管D3的陰極接第二電容C2的正極，第四二極管 D4的陽極接第二電容C2的負極。第一整流電路和第二整流電路分別為整流二極管D9和D10，第二變壓器副邊附加繞組TR2C和第一平衡電路的整流二極管D9串聯(lián)，第一變壓器副邊附加繞組TRlC和第二平衡電路的整流二極管DlO串聯(lián)。第一副邊電路包括第一變壓器副邊繞組TR1B、整流二極管D5、續(xù)流二極管D6和濾波電感LI，整流二極管D5構(gòu)成第一半波整流電路；第二副邊電路包括第二變壓器副邊繞組 TR2B、整流二極管D7、續(xù)流二極管D8和濾波電感L2，整流二極管D7構(gòu)成第二半波整流電路；第一半波整流電路的輸入端接第一變壓器副邊繞組TR1B，第二半波整流電路的輸入端接二變壓器副邊繞組TR2B ;第一半波整流電路的輸出端與第二半波整流電路的輸出端以及濾波電容C3并接。本實用新型實施例I是在兩個交替工作的主變壓器TR1、TR2上增加一個副邊附加繞組。并對附加繞組進行整流。把上路變壓器TRl附加繞組經(jīng)過整流后的電壓接到下路的電容C2上。把下路變壓器TR2附加繞組整流后的電壓接到上路電容Cl上。圖中上下兩個變換器交替工作，各工作50%的時間。如果電容C1、C2上電壓不平衡，例如，當VCDVC2，當開關(guān)管Ql、Q2導(dǎo)通時，在TRlC上感應(yīng)的電壓會超過VC2，這時DlO導(dǎo)通，因而Cl上的電壓通過TRlA——TRlC——DlO給C2充電。使Cl上電壓降低，C2上的電壓上升。當VCDVC2， 在開關(guān)管Ql、Q2截止，開關(guān)管Q3、Q4導(dǎo)通時，在TR2C上感應(yīng)的電壓低于Cl上的電壓，所以 D9不導(dǎo)通。因而C2不會通過TR2C向Cl充電。這樣周而復(fù)始，就使Cl上的電壓VCl趨近于C2上的電壓VC2，起到了平衡C1、C2上的電壓的作用。也就保證開關(guān)管Q1、Q2不會因為過壓而損壞。反之，如果VC2>VC1，平衡過程也是類似的。圖2 (B)所示的本實用新型實施例2與實施例I的不同點僅僅在于減少了續(xù)流二極管D8和濾波電感L2，第一半波整流電路和第二半波整流電路共用續(xù)流二極管D6和濾波電感LI進行續(xù)流和濾波。圖3 (A)所示的本實用新型組合式變換器實施例3與實施例I的區(qū)別在于，第一整流電路和第二整流電路分別為4個整流二極管D9-D12、4個整流二極管D13-D16組成的全橋整流電路，第二變壓器副邊附加繞組TR2C接在D9-D12組成的全橋整流電路的兩個輸入端之間，D9-D12組成的全橋整流電路的兩個輸出端接第一電容Cl的兩極；第一變壓器副邊附加繞組TRlC接在D13-D16組成的全橋整流電路的兩個輸入端之間，D13-D16組成的全橋整流電路的兩個輸出端接第二電容C2的兩極。圖3 (B)所示的本實用新型組合式變換器實施例4與實施例3的區(qū)別在于，減少了續(xù)流二極管D8和濾波電感L2，第一半波整流電路和第二半波整流電路共用續(xù)流二極管 D6和濾波電感LI進行續(xù)流和濾波。實施例3和4采用4個整流二極管D9_D12、4個整流二極管D13-D16組成的全橋整流電路，與實施例I、實施例2相比，對整流二極管的耐壓要求降低了 50%。為了防止在電路工作前，電容Cl、C2有一定壓差，開關(guān)管Ql、Q2 (或Q3、Q4)導(dǎo)通時給Cl (或C2)充電電流過大，引起開關(guān)管Ql、Q2 (或Q3、Q4)的損壞。在實施例1_4中， 將第一電阻Rl接在第一平衡電路與第二平衡電路的連接點和第一電容Cl與第二電容C2 的連接點之間。圖4所示的本實用新型組合式變換器實施例5與實施例3的區(qū)別在于，變換電路是全橋變換電路，第一原邊電路包括由4個開關(guān)管Q1-Q4組成的第一全橋電路，第一變壓器原邊繞組TRlA的兩端接第一全橋電路的輸出端,第一全橋電路的輸入端接第一電容Cl的兩端；第二原邊電路包括由4個開關(guān)管Q5-Q8組成的第二全橋電路，第二變壓器原邊繞組 TR2A的兩端接第二全橋電路的輸出端，第二全橋電路的輸入端接第二電容C2的兩端。另外，實施例5與實施例3的區(qū)別還在于副邊電路不同。在實施例5中，第一副邊電路包括帶中心抽頭的第一變壓器副邊繞組TRlB和由整流二極管D5、D6組成的第一全波整流電路，第二副邊電路包括帶中心抽頭的第二變壓器副邊繞組TR2B和由整流二極管D7、 D8組成的第二全波整流電路；第一全波整流電路的輸入端接第一變壓器副邊繞組TR1B，第二全波整流電路的輸入端接第二變壓器副邊繞組TR2B ;第一全波整流電路的輸出端與第二全波整流電路的輸出端并接。圖5所示本實用新型組合式變換器實施例6與實施例5的區(qū)別在于，變換電路是半橋變換電路，第一原邊電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2。第一電容由串接的第一分電容C5和第二分電容C6組成；第一開關(guān)管Ql與第二開關(guān)管Q2串聯(lián)后與第一電容并聯(lián)； 第一變壓器原邊繞組TRlA的一端接第一開關(guān)管Ql與第二開關(guān)管Q2的連接點，另一端接第一分電容C5與第二分電容C6的連接點；第二原邊電路包括第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4， 第二電容由串接的第三分電容C7和第四分電容CS組成；第三開關(guān)管Q3與第四開關(guān)管Q4 串聯(lián)后與第二電容并聯(lián)；第二變壓器原邊繞組TR2A的一端接第三開關(guān)管Q3與第四開關(guān)管 Q4的連接點，另一端接第三分電容C7與第四分電容C8的連接點。副邊電路與實施例5相同。本發(fā)明以上實施例已成功用于本申請人研發(fā)的三相380V輸入、輸出為40V — 60V、 100A—150A的整流電源之中。該電源可用于電焊機、切割機、電力電源、通訊電源、電鍍電源、電動車輛充電電源等領(lǐng)域。應(yīng)用效果是完全可將耐壓500V的MOSFET應(yīng)用在高壓輸入上。實際結(jié)果表明。電容Cl、C2上的電壓差可小于5伏。
權(quán)利要求1.一種組合式變換器，包括第一變換電路和第二變換電路，第一變換電路包括第一原邊電路和第一副邊電路，第一原邊電路和第一副邊電路通過第一變壓器耦合；第二變換電路包括第二原邊電路和第二副邊電路，第二原邊電路和第二副邊電路通過第二變壓器耦合；第一原邊電路與第二原邊電路串聯(lián)，第一副邊電路與第二副邊電路并聯(lián)；第一原邊電路的輸入端并接有第一電容，第二原邊電路的輸入端并接有第二電容，其特征在于，包括第一平衡電路和第二平衡電路，第一變壓器和第二變壓器各包括副邊附加繞組，第一平衡電路包括第二變壓器副邊附加繞組和第二整流電路，第二平衡電路包括第一變壓器副邊附加繞組和第一整流電路；第一平衡電路與第二平衡電路串聯(lián)，第一平衡電路輸出端的正極接第一電容的正極，第一平衡電路輸出端的負極接第一電容的負極；第二平衡電路輸出端的正極接第二電容的正極，第二平衡電路輸出端的負極接第二電容的負極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式變換器，其特征在于，所述的變換電路是雙管正激變換電路、半橋變換電路或全橋變換電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式變換器，其特征在于，包括第一電阻，所述的第一電阻接在第一平衡電路與第二平衡電路連接點和第一電容與第二電容連接點之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式變換器，其特征在于，所述的第一整流電路和第二整流電路為全橋整流電路，第二變壓器副邊附加繞組連接第一平衡電路全橋整 流電路的兩個輸入端，第一平衡電路全橋整流電路輸出端的正極接第一電容的正極，第一平衡電路全橋整流電路輸出端的負極接第一電容的負極；第一變壓器副邊附加繞組連接第二平衡電路全橋整流電路的兩個輸入端，第二平衡電路全橋整流電路輸出端的正極接第二電容的正極， 第二平衡電路全橋整流電路輸入端的負極接第二電容的負極。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式變換器，其特征在于，所述的第一整流電路和第二整流電路為整流二極管，第二變壓器副邊附加繞組和第一平衡電路的整流二極管串聯(lián)，第一變壓器副邊附加繞組和第二平衡電路的整流二極管串聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式變換器，其特征在于，第一副邊電路包括所述第一變壓器的副邊繞組和第一半波整流電路，第二副邊電路包括所述第二變壓器的副邊繞組和第二半波整流電路；第一半波整流電路的輸入端接第一變壓器的副邊繞組的輸出端，第二半波整流電路的輸入端接第二變壓器的副邊繞組的輸出端；第一半波整流電路的輸出端與第二半波整流電路的輸出端并接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式變換器，其特征在于，第一副邊電路包括所述第一變壓器的副邊繞組和第一全波整流電路，第二副邊電路包括所述第二變壓器的副邊繞組和第二全波整流電路；第一全波整流電路的輸入端接第一變壓器的副邊繞組的輸出端，第二全波整流電路的輸入端接第二變壓器的副邊繞組的輸出端；第一全波整流電路的輸出端與第二全波整流電路的輸出端并接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式變換器，其特征在于，第一原邊電路包括第一開關(guān)管、 第二開關(guān)管、第一二極管和第二二極管，第一開關(guān)管的一端接第一二極管的陰極，另一端接第二二極管的陰極；第二開關(guān)管的一端接第一二極管的陽極，另一端接第二二極管的陽極； 所述第一變壓器原邊繞組的一端接第一二極管的陽極，另一端接第二二極管的陰極；第一二極管的陰極接所述第一電容的正極，第二二極管的陽極接第一電容的負極；第二原邊電路包括第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第三二極管和第四二極管，第三開關(guān)管的一端接第三二極管的陰極，另一端接第四二極管的陰極；第四開關(guān)管的一端接第三二極管的陽極，另一端接第四二極管的陽極；所述第二變壓器原邊繞組的一端接第三二極管的陽極，另一端接第四二極管的陰極；第三二極管的陰極接所述第二電容的正極，第四二極管的陽極接第二電容的負極。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式變換器，其特征在于，第一原邊電路包括第一開關(guān)管、 第二開關(guān)管，所述的第一電容包括串接的第一分電容和第二分電容；第一開關(guān)管與第二開關(guān)管串聯(lián)后與第一電容并聯(lián)；所述第一變壓器原邊繞組的一端接第一開關(guān)管與第二開關(guān)管的連接點，另一端接第一分電容與第二分電容的連接點；第二原邊電路包括第三開關(guān)管、第四開關(guān)管，所述的第二電容包括串接的第三分電容和第四分電容；第三開關(guān)管與第四開關(guān)管串聯(lián)后與第二電容并聯(lián)；所述第二變壓器原邊繞組的一端接第三開關(guān)管與第四開關(guān)管的連接點，另一端接第三分電容與第四分電容的連接點。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的組合式變換器，其特征在于，第一原邊電路包括由4個開關(guān)管組成的第一全橋電路，所述第一變壓器原邊繞組的兩端接第一全橋電路的兩個輸出端， 第一全橋電路的兩個輸入端接第一電容的兩端；第二原邊電路包括由4個開關(guān)管組成的第二全橋電路，所述第二變壓器原邊繞組的兩端接第二全橋電路的兩個輸出端，第二全橋電路的兩個輸入端接第二電容的兩端。
專利摘要本實用新型公開了一種組合式變換器，包括第一變換電路、第二變換電路、第一平衡電路和第二平衡電路，第一變換電路和第二變換電路的原邊電路串聯(lián)，副邊電路并聯(lián)；第一原邊電路的輸入端并接有第一電容，第二原邊電路的輸入端并接有第二電容，第一平衡電路與第二平衡電路串聯(lián)，第一平衡電路的輸出端正極接第一電容的正極，第一平衡電路的輸出端負極接第一電容的負極；第二平衡電路的輸出端正極接第二電容的正極，第二平衡電路的輸出端負極接第二電容的負極。本實用新型原端兩個電容的電壓差值較小、工作穩(wěn)定，并且可將耐壓較低的MOSFET應(yīng)用在高壓輸入上。本實用新型可以應(yīng)用到電焊機、切割機、電力電源、通訊電源、電鍍電源等領(lǐng)域。
文檔編號H02M7/217GK202353473SQ20112052024
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者李慧英, 段元興 申請人:深圳市元正能源系統(tǒng)有限公司