專利名稱:倍壓同步整流多諧振軟開關(guān)變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種倍壓同步整流多諧振軟開關(guān)變換器電路。更確切地說，本發(fā)明涉及的是一種五元件電流諧振型軟開關(guān)及適用于倍壓整流電路的電流控制同步整流驅(qū)動電路變換器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的PWM斬波變換器，其功率元件工作于硬開關(guān)模式下，開關(guān)損耗大，效率低， 難以通過高頻化實現(xiàn)功率密度的提升，同時EMI特性較差，需要增加很多濾波抑制單元，既增加了成本，也降低了效率。
諧振變換器利用諧振電路為功率元件創(chuàng)造了軟開關(guān)條件，降低了開關(guān)損耗。諧振變換器中以三元件LLC電流諧振變換器(見圖1)最為典型，應(yīng)用最為普遍。相比于其它軟開關(guān)變換器，LLC變換器可以在整個負載范圍內(nèi)實現(xiàn)原邊MOSFET的零電壓開通和副邊二極管的零電流關(guān)斷。這既降低了開關(guān)損耗，提高了效率，便于高頻化，高功率密度化，同時也降低了元器件應(yīng)力，減小了 EMI。
LLC變換器的缺點由于LLC只有在諧振頻率附件工作效率才最優(yōu)，因此往往將額定工作點設(shè)置在諧振效率點附近，當(dāng)輸入電壓降低或輸出電壓增大時，通過降低工作頻率來獲得較大的增益；當(dāng)輸入電壓增大或輸出電壓降低時，通過提高工作頻率來獲得較低的增益。但在諧振頻率之上，頻率對增益調(diào)節(jié)能力不夠，調(diào)節(jié)范圍較窄。因此，LLC變換器不適合寬電壓范圍應(yīng)用，包括寬輸入電壓范圍和寬輸出電壓范圍。這在很大程度上限制了 LLC 軟開關(guān)變換器的應(yīng)用。在許多需要寬電壓范圍應(yīng)用的場合，現(xiàn)有LLC變換器難以獲得較好地應(yīng)用。
改進后的電路如中國專利申請2008100634285公開的“多諧振軟開關(guān)變換器”，諧振電路中增加了輔助單元，在其諧振頻率附近，諧振單元阻抗快速變化，直至無窮大，從而實現(xiàn)了增益調(diào)節(jié)，拓寬了電壓應(yīng)用范圍。其結(jié)構(gòu)如圖2-圖7所示。但是這種結(jié)構(gòu)的變壓器副邊電路采用二極管倍壓結(jié)構(gòu)，因此導(dǎo)通損耗較大，特別在一些中低壓直流變換的應(yīng)用中， 變換器的輸出電壓一般為達到48伏以上，這種電壓等極采用半波整流或者中心抽頭整流結(jié)構(gòu)，會導(dǎo)致整流器件的電壓應(yīng)力很高，無法采用低壓器件，降低導(dǎo)通損耗。當(dāng)電壓高于60V 輸出時，一般只能采用二極管整流方式，因為200V以上電壓等極的MOSFET成本較高，導(dǎo)通電阻較大，已經(jīng)不適合在同步整流技術(shù)中應(yīng)用。考慮到變壓器漏感與MOSFET漏源之間的結(jié)電容會有振蕩，造成電壓尖峰，因此整流器件的電壓應(yīng)力會超過理想情況下的電壓。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種能夠適應(yīng)寬電壓范圍應(yīng)用的電流諧振型軟開關(guān)變換器，副邊采用倍壓整流降低器件電壓應(yīng)力，采用同步整流減少開關(guān)損耗。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)倍壓同步整流多諧振軟開關(guān)變換器，包括對稱方波脈沖產(chǎn)生電路、諧振電路和變壓器Tl，其特征在于所述的諧振電路包括諧振電感Li、諧振電容Cpl、勵磁電感Lm、輔助電感L2和輔助電容Cp2，所述的輔助電感L2和輔助電容Cp2改變了整個諧振單元的阻抗特性，使得在阻抗極點諧振頻率附近， 增益可以快速變化，直至零；變壓器Tl副邊采用倍壓同步整流結(jié)構(gòu)；變壓器Tl副邊電路包括電流互感器CT1、輸出電容Cl、輸出電容C2、同步整流管SR1、同步整流管SR2和兩個分別用于驅(qū)動同步整流管SRl和同步整流管SR2的驅(qū)動電路，電流互感器CTl的一次側(cè)繞組m 與高頻變壓器的副邊繞組串聯(lián)，電流互感器CTl的兩個二次側(cè)繞組N2和N3分別連接到兩個驅(qū)動電路的輸入端；用于驅(qū)動同步整流管SRl的驅(qū)動電路包括二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D7、電阻R1、電阻R3、NPN型三極管Ql、NPN型三極管Q2、PNP型三極管Q3和電容C3，所述的二極管Dl的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N2的同名端、二極管D3的陽極、三極管Ql的集電極和電阻R3的一端，二極管Dl的陽極接二極管D7的陽極、電阻Rl 的一端和三極管Ql的基極，二極管D7的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N2的非同名端、 電阻Rl的另一端和二極管D2的陰極，二極管D2的陽極接三極管Ql的發(fā)射極、三極管Q3的集電極和電容C3的負端，電阻R3的另一端接三極管Q2和三極管Q3的基極，三極管Q2的集電極接二極管D3的陰極和電容C3的正端，三極管Q2的發(fā)射極接三極管Q3的發(fā)射極和受控的同步整流管SRl的門極；用于驅(qū)動同步整流管SR2的驅(qū)動電路包括二極管D4、二極管D5、 二極管D6、二極管D8、電阻R2、電阻R4、NPN型三極管Q4、NPN型三極管Q5和PNP型三極管 Q6，所述的二極管D4的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N3的非同名端、二極管D6的陽極、三極管Q4的集電極和電阻R4的一端，二極管D4的陽極接二極管D8的陽極、電阻R2的一端和三極管Q4的基極，二極管D8的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N3的同名端、電阻R2的另一端和二極管D5的陰極，二極管D5的陽極接三極管Q4的發(fā)射極、三極管Q6的集電極和地，電阻R4的另一端接三極管Q5和三極管Q6的基極，三極管Q5的集電極接二極管D6的陰極，三極管Q5的發(fā)射極接三極管Q6的發(fā)射極和受控的同步整流管SR2的門極； 每個同步整流管的源極和漏極之間還設(shè)有一個誤驅(qū)動保護電路，所述同步整流管SRl的誤驅(qū)動保護電路由電阻R5、二極管DlO和三極管Q7構(gòu)成，所述同步整流管SR2的誤驅(qū)動保護電路由電阻R6、二極管Dll和三極管Q8構(gòu)成，電阻R5的一端接二極管DlO的陰極、同步整流管SRl的漏極和輸出電容Cl的正端，電阻R5的另一端接二極管DlO的陽極和三極管Q7 的基極，三極管Q7的發(fā)射極接同步整流管SRl的源極、電阻R6的一端和二極管Dll的陰極， 電阻R6的另一端接二極管Dll的陽極和三極管Q8的基極，三極管Q8的發(fā)射極接地，三極管Q7的集電極接三極管Q2和三極管Q3的基極，三極管Q8的集電極接三極管Q5和三極管 Q6的基極；電流互感器CTl的一次側(cè)繞組m的同名端接變壓器Tl的非同名端，電流互感器CTl的一次側(cè)繞組m的非同名端接同步整流器SRl的源極和同步整流器SR2的漏極，輸出電容Cl的負端接輸出電容C2的正端和變壓器Tl的同名端，輸出電容C2的負端接同步整流管SR2的源極，三極管Q5的集電極接輸出電容Cl或C2的正端、或串聯(lián)一電容C4后接三極管Q6的集電極，所述電容C4的正端接三極管Q5的集電極，所述電容C4的負端接三極管Q6的集電極。
本發(fā)明提供了一種能夠應(yīng)用于寬電壓范圍應(yīng)用及倍壓同步整流的諧振型軟開關(guān)變換器電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
1、由于增加了輔助單元，在其諧振頻率附近，諧振單元阻抗快速變化，直至無窮大，因此實現(xiàn)了增益調(diào)節(jié)，為寬電壓范圍應(yīng)用實現(xiàn)了可能；
2、減小了工作頻率范圍，容易實現(xiàn)控制保護和優(yōu)化效率；
3、通過適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)計，可以引入了高次諧波(比如三次諧波)，使電流波形更接近方波，從而降低電流的有效值，提高效率。
4、可以實現(xiàn)驅(qū)動電路的自供電和SR的浮驅(qū)動，驅(qū)動簡單。
5、適用于較高電壓輸出并采用低壓同步整流器件，降低導(dǎo)通損耗，提高效率。
在驅(qū)動電路中，本發(fā)明提出了一種利用一個或兩個互感器產(chǎn)生兩路驅(qū)動的方法。 通過利用互感器的兩個信號繞組，分別產(chǎn)生兩路驅(qū)動對應(yīng)得兩個同步整流管。
一個典型的諧振電路的實施方式，所述的諧振電感Ll和諧振電容Cl構(gòu)成串聯(lián)支路a，其一端接對稱方波脈沖產(chǎn)生電路的輸出正端，另一端接勵磁電感Lm的一端及變壓器 Tl原邊繞組的同名端；勵磁電感Lm的另一端接變壓器Tl原邊繞組的非同名端和輔助電容 C2的一端；輔助電容C2的另一端接對稱方波脈沖產(chǎn)生電路的輸出負端；輔助電感L2與串聯(lián)支路a并聯(lián)。
所述的該諧振電路還可以采用以下的等效電路結(jié)構(gòu)所述的諧振電感Ll和諧振電容Cl構(gòu)成串聯(lián)支路a，其一端接對稱方波脈沖產(chǎn)生電路的輸出正端，另一端接勵磁電感 Lm的一端及變壓器Tl原邊繞組的同名端；勵磁電感Lm的另一端接變壓器Tl原邊繞組的非同名端和輔助電感L2的一端；輔助電感L2的另一端接對稱方波脈沖產(chǎn)生電路的輸出負端；輔助電容C2與串聯(lián)支路a并聯(lián)。
所述的該諧振電路還可以采用以下的等效電路結(jié)構(gòu)所述的諧振電感Ll和諧振電容Cl構(gòu)成串聯(lián)支路a，其一端接對稱方波脈沖產(chǎn)生電路的輸出正端，另一端接勵磁電感 Lm的一端及變壓器Tl原邊繞組的同名端；勵磁電感Lm的另一端接變壓器Tl原邊繞組的非同名端、輔助電感L2和輔助電容C2的一端；輔助電感L2和輔助電容C2的另一端接對稱方波脈沖產(chǎn)生電路的輸出負端。
根據(jù)本發(fā)明，所述的對稱方波脈沖產(chǎn)生電路采用半橋結(jié)構(gòu)、全橋結(jié)構(gòu)或推挽結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，變壓器的副邊電路可以采用以下結(jié)構(gòu)電流互感器CTl的一次側(cè)繞組m的同名端接變壓器Tl的非同名端，電流互感器CTI的一次側(cè)繞組m的非同名端接同步整流器SRl的源極和同步整流器SR2的漏極，同步整流器SRl的漏極接輸出電容Cl的正端，輸出電容Cl的負端接輸出電容C2的正端和變壓器Tl的同名端，輸出電容C2的負端接同步整流管SR2的源極，同步整流管SRl和同步整流管SR2的門極分別接其驅(qū)動電路的輸出端。
根據(jù)本發(fā)明，變壓器的副邊電路還可以采用以下結(jié)構(gòu)電流互感器CTl的一次側(cè)繞組m的同名端接變壓器τι的非同名端，電流互感器CTi的一次側(cè)繞組m的非同名端接輸出電容Cl的負端，輸出電容Cl的正端接同步整流器SRl的源極和同步整流器SR2的漏極，同步整流器SRl的漏極接輸出電容C2的正端，輸出電容C2的負端接同步整流器SR2的源極和變壓器Tl的同名端，同步整流管SRl和同步整流管SR2的門極分別接其驅(qū)動電路的輸出端。
根據(jù)本發(fā)明，變壓器的副邊電路還可以采用以下結(jié)構(gòu)電流互感器CTl的一次側(cè)繞組m的同名端接變壓器τι的非同名端，電流互感器CTi的一次側(cè)繞組m的非同名端接同步整流器SRl的源極和同步整流器SR2的漏極，同步整流器SRl的漏極接輸出電容C2的正端，輸出電容C2的負端接輸出電容Cl的負端和同步整流器SR2的源極，輸出電容Cl的正端接變壓器Tl的同名端，同步整流管SRl和同步整流管SR2的門極分別接其驅(qū)動電路的輸出端。
本發(fā)明的驅(qū)動電路，所述的輸出電容C2兼作下管驅(qū)動的反饋電容。另一個可以替代的實施方式是在用于驅(qū)動同步整流管SR2的驅(qū)動電路的三極管Q5和三極管Q6的集電極之間并聯(lián)一個反饋電容C4。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中LLC諧振變換器電路圖。
圖2-7是現(xiàn)有的采用五元件諧振電路和二極管倍壓技術(shù)的電路圖。
圖8為本發(fā)明倍壓同步整流提出的諧振變換器電路實施方式的功能框圖。
圖9為本發(fā)明基于圖8實施方式阻抗等效的一種倍壓同步整流諧振變換器電路功能框圖。
圖10為本發(fā)明基于圖8實施方式阻抗等效的另一種倍壓同步整流諧振變換器電路功能框圖。
圖11為本發(fā)明提出的倍壓整流諧振變換器電路另一實施方式的功能框圖。
圖12為本發(fā)明基于圖11實施方式阻抗等效的一種倍壓整流諧振變換器電路功能框圖。
圖13為本發(fā)明基于圖11實施方式阻抗等效的另一種倍壓整流諧振變換器電路功能框圖。
圖14本發(fā)明基于圖8實施方式的一個具體的電路圖。
圖15為本發(fā)明基于圖8實施方式的單電容饋電的倍壓同步整流電路圖。
圖16為本發(fā)明基于圖8實施方式的輸出饋電的倍壓同步整流電路圖。
圖17本發(fā)明基于圖11實施方式的一個具體的電路圖。
圖18為本發(fā)明基于圖11實施方式的單電容饋電的另一種倍壓電路圖。
圖19為本發(fā)明基于圖16實施方式的一個具體的電路圖。
圖20-25為本發(fā)明采用雙電流互感器結(jié)構(gòu)的實施方式的電路圖。
具體實施方式
參考附圖8至25，下面將對本發(fā)明進行詳細描述。
具體實施例1中的諧振變換器如圖2所示，包括諧振電感Ll、諧振電容Cp 1、勵磁電感Lm、輔助電感L2和輔助電容Cp2 ；圖3、圖4是基于阻抗等效的方法對諧振單元的位置進行了調(diào)整的變換電路。
由Li、Cpl、L2和Cp2構(gòu)成的串聯(lián)諧振單元的諧振阻抗為
, s4-(LlCpl-L2-Cp2) + S2-[L2-Cp2 + (Li + L2)-Cpl] + 1 Z(s) =-FT-η-
s.Cp2-[_s -(Ll + L2)-Cpl + IJ 對應(yīng)的阻抗零點為[L2 Cp2 + (Li + L2).Cpl]fzl ----—--
2·π
+ [L2-Cp2 + (Li + L2)-Cpl]2_ J_2-L1-L2 CP1CP2_
2·π
對應(yīng)的阻抗極點為
Φ =——.1
2.7t.>/(Ll + L2).Cpl
本實施例中串聯(lián)諧振單元由Li、CpU L2和Cp2組成，通過改變諧振阻抗，實現(xiàn)增益調(diào)節(jié)，當(dāng)工作于阻抗零點頻率fzl或fz2時，諧振單元阻抗為零，相當(dāng)于短路，電流為正弦波；當(dāng)工作于阻抗極點諧振頻率時，諧振阻抗等于無窮大，相當(dāng)于開路，增益為零。
本發(fā)明的發(fā)明點是在傳統(tǒng)LLC諧振變換器的基礎(chǔ)上增加了輔助電感L2和輔助電容Cp2，引入了阻抗極點，改變了整個諧振單元的阻抗特性，使得在阻抗極點諧振頻率附近， 增益可以快速變化，直至零，因而拓寬了變換器的增益調(diào)節(jié)范圍。
參照圖9、圖10基于圖8電路框圖的阻抗等效的方法對諧振單元的位置進行了調(diào)整得出新的五元件多諧振電路單元。
參照圖11，本發(fā)明提出的倍壓整流諧振變換器電路另一實施方式的功能框圖，對稱方波脈沖電路采用半橋結(jié)構(gòu)，電流互感器CTI的一次側(cè)繞組m的同名端接變壓器Tl的非同名端，電流互感器CTi的一次側(cè)繞組m的非同名端接輸出電容Ci的負端，輸出電容Ci 的正端接同步整流器SRl的源極和同步整流器SR2的漏極，同步整流器SRl的漏極接輸出電容C2的正端，輸出電容C2的負端接同步整流器SR2的源極和變壓器Tl的同名端，同步整流管SRl和同步整流管SR2的門極分別接其驅(qū)動電路的輸出端。
圖12和圖13是基于圖11電路框圖的阻抗等效的方法對諧振單元的位置進行了調(diào)整得出新的五元件多諧振電路單元。
圖14是基于圖8實施方式電路框圖的一個具體的電路圖。用于驅(qū)動同步整流管 SRl的驅(qū)動電路包括二極管Dl、二極管D2、二極管D3、二極管D7、電阻R1、電阻R3、NPN型三極管Ql、NPN型三極管Q2、PNP型三極管Q3、電容C3和電容C4，所述的二極管Dl的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N2的同名端、二極管D3的陽極、三極管Ql的集電極和電阻R3 的一端，二極管Dl的陽極接二極管D7的陽極、電阻Rl的一端和三極管Ql的基極，二極管 D7的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N2的非同名端、電阻Rl的另一端和二極管D2的陰極，二極管D2的陽極接三極管Ql的發(fā)射極、三極管Q3的集電極和電容C3的負端，電阻R3 的另一端接三極管Q2和三極管Q3的基極，三極管Q2的集電極接二極管D3的陰極和電容 C3的正端，三極管Q2的發(fā)射極接三極管Q3的發(fā)射極和受控的同步整流管SRl的門極；用于驅(qū)動同步整流管SR2的驅(qū)動電路包括二極管D4、二極管D5、二極管D6、二極管D8、電阻R2、 電阻R4、NPN型三極管Q4、NPN型三極管Q5和PNP型三極管Q6，所述的二極管D4的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N3的非同名端、二極管D6的陽極、三極管Q4的集電極和電阻 R4的一端，二極管D4的陽正極接二極管D8的陽極、電阻R2的一端和三極管Q4的基極，二

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說明書
6/7頁
極管D8的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N3的同名端、電阻R2的另一端和二極管D5 的陰極，二極管D5的陽極接三極管Q4的發(fā)射極、三極管Q6的集電極、電容C4的負端和地， 電阻R4的另一端接三極管Q5和三極管Q6的基極，三極管Q5的集電極接二極管D6的陰極和電容C4的正端，三極管Q5的發(fā)射極接三極管Q6的發(fā)射極和受控的同步整流管SR2的門極。
在本實施方式中，在每個同步整流管的源漏極之間還增加了一個誤驅(qū)動保護電路。同步整流管SRl的誤驅(qū)動保護電路由電阻R5、二極管DlO和三極管Q7構(gòu)成，同步整流管SR2的誤驅(qū)動保護電路由電阻R6、二極管Dll和三極管Q8構(gòu)成，
電阻R5的一端接二極管DlO的陰極、同步整流管SRl的漏極和輸出電容Cl的正端，電阻R5的另一端接二極管DlO的陽極和三極管Q7的基極，三極管Q7的發(fā)射極接同步整流管SRl的源極、電阻R6的一端和二極管Dll的陰極，電阻R6的另一端接二極管Dll的陽極和三極管Q8的基極，三極管Q8的發(fā)射極接地，三極管Q7的集電極接電阻R3另一端的 B點，三極管Q8的集電極接電阻R4另一端的C點。
參照圖15的具體實施例的變換器電路，與圖14實施例相比主要是同步整流下管 SR2的驅(qū)動電路采用單電容饋電結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)部分能量直接對負載輸出饋電，提高效率，可以在應(yīng)用于輸出電壓不高的情況(小于40V)。與圖14的電路相比主要是將電容C2和電容C4合并為電容C2，電容C2的正端接二極管D6的陰極和三極管Q5集電極，其余結(jié)構(gòu)不變。
參照圖16的具體實施例的變換器電路，與實施例14相比主要是同步整流下管SR2 的驅(qū)動電路采用輸出饋電結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)部分能量直接對輸出饋電，提高效率，可以在應(yīng)用于輸出電壓不高的情況(小于20V)。與圖15的電路相比主要是將串聯(lián)的輸出電容Cl，C2和電容C4合并，電容Cl的正端接二極管D6的陰極和三極管Q5集電極，其余結(jié)構(gòu)不變。
圖17本發(fā)明基于圖11實施方式的一個具體的電路圖，其驅(qū)動電路和誤驅(qū)動保護電路的結(jié)構(gòu)與圖15實施方式相同。
圖18本發(fā)明基于圖11實施方式的一個具體的電路圖，其驅(qū)動電路和誤驅(qū)動保護電路的結(jié)構(gòu)與圖15實施方式相同。
圖19本發(fā)明基于圖11實施方式的一個具體的電路圖，其驅(qū)動電路和誤驅(qū)動保護電路的結(jié)構(gòu)與圖15實施方式相同，不同之處在于輸出電容Cl和C2接法不同。
參照圖20，本發(fā)明的又一實施例，其基本結(jié)構(gòu)與圖14實施方式相同，不同之處是采用雙電流互感器，第一電流互感器的一次側(cè)繞組W與同步整流管SRl和輸出電容Cl串聯(lián)后與變壓器副邊繞組構(gòu)成第一采樣和輸出回路，第一電流互感器的二次側(cè)繞組N2與其驅(qū)動電路連接；第二電流互感器的一次側(cè)繞組N5與同步整流管SR2和輸出電容C2串聯(lián)后與變壓器副邊繞組構(gòu)成第二采樣和輸出回路，第二電流互感器的二次側(cè)繞組N4與其驅(qū)動電路連接。
參照圖21，本發(fā)明的又一實施例，是圖20實施例的改進，主要是同步整流下管SR2 的驅(qū)動電路采用單電容饋電結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)部分能量直接對負載輸出饋電，提高效率，可以在應(yīng)用于輸出電壓不高的情況(小于40V)。與圖20的電路相比主要是將電容C2和電容C4合并為電容C2，電容C2的正端接二極管D6的陰極和三極管Q5集電極，其余結(jié)構(gòu)不變。
參照圖22，本發(fā)明的又一實施例，其基本結(jié)構(gòu)與圖16實施方式相同，不同之處是采用雙電流互感器，第一電流互感器的一次側(cè)繞組W與同步整流管SRl和輸出電容Cl串聯(lián)后與變壓器副邊繞組構(gòu)成第一采樣和輸出回路，第一電流互感器的二次側(cè)繞組N2與其驅(qū)動電路連接；第二電流互感器的一次側(cè)繞組N5與同步整流管SR2和輸出電容C2串聯(lián)后與變壓器副邊繞組構(gòu)成第二采樣和輸出回路，第二電流互感器的二次側(cè)繞組N4與其驅(qū)動電路連接。
參照圖23，本發(fā)明的又一實施例，其基本結(jié)構(gòu)與圖17實施方式相同，不同之處是采用雙電流互感器，第一電流互感器的一次側(cè)繞組W與同步整流管SR1、輸出電容Cl和輸出電容C2串聯(lián)后與變壓器副邊繞組構(gòu)成第一采樣和輸出回路，第一電流互感器的二次側(cè)繞組N2與其驅(qū)動電路連接；第二電流互感器的一次側(cè)繞組N5與同步整流管SR2和輸出電容Cl串聯(lián)后與變壓器副邊繞組構(gòu)成第二采樣和輸出回路，第二電流互感器的二次側(cè)繞組 N4與其驅(qū)動電路連接。
參照圖24，本發(fā)明的又一實施例，其基本結(jié)構(gòu)與圖18實施方式相同，不同之處是采用雙電流互感器，第一電流互感器的一次側(cè)繞組W與同步整流管SR1、輸出電容Cl和輸出電容C2串聯(lián)后與變壓器副邊繞組構(gòu)成第一采樣和輸出回路，第一電流互感器的二次側(cè)繞組N2與其驅(qū)動電路連接；第二電流互感器的一次側(cè)繞組N5與同步整流管SR2和輸出電容Cl串聯(lián)后與變壓器副邊繞組構(gòu)成第二采樣和輸出回路，第二電流互感器的二次側(cè)繞組 N4與其驅(qū)動電路連接。
參照圖25，本發(fā)明的又一實施例，其基本結(jié)構(gòu)與圖21實施方式相同，不同之處是采用雙電流互感器，第一電流互感器的一次側(cè)繞組W與同步整流管SR1、輸出電容Cl和輸出電容C2串聯(lián)后與變壓器副邊繞組構(gòu)成第一采樣和輸出回路，第一電流互感器的二次側(cè)繞組N2與其驅(qū)動電路連接；第二電流互感器的一次側(cè)繞組N5與同步整流管SR2和輸出電容Cl串聯(lián)后與變壓器副邊繞組構(gòu)成第二采樣和輸出回路，第二電流互感器的二次側(cè)繞組 N4與其驅(qū)動電路連接。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.倍壓同步整流多諧振軟開關(guān)變換器，包括對稱方波脈沖產(chǎn)生電路、諧振電路和變壓器Tl，其特征在于所述的諧振電路包括諧振電感Li、諧振電容Cpl、勵磁電感Lm、輔助電感 L2和輔助電容Cp2，所述的輔助電感L2和輔助電容Cp2改變了整個諧振單元的阻抗特性， 使得在阻抗極點諧振頻率附近，增益可以快速變化，直至零；變壓器Tl副邊采用倍壓同步整流；所述的變壓器Tl副邊電路包括電流互感器CT1、輸出電容Cl、輸出電容C2、同步整流管SRl、同步整流管SR2和兩個分別用于驅(qū)動同步整流管SRl和同步整流管SR2的驅(qū)動電路，電流互感器CTl的一次側(cè)繞組m與高頻變壓器的副邊繞組串聯(lián)，電流互感器CTl的兩個二次側(cè)繞組N2和N3分別連接到兩個驅(qū)動電路的輸入端；用于驅(qū)動同步整流管SRl的驅(qū)動電路包括二極管Dl、二極管D2、二極管D3、二極管D7、電阻R1、電阻R3、NPN型三極管Ql、 NPN型三極管Q2、PNP型三極管Q3和電容C3，所述的二極管Dl的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N2的同名端、二極管D3的陽極、三極管Ql的集電極和電阻R3的一端，二極管Dl 的陽極接二極管D7的陽極、電阻Rl的一端和三極管Ql的基極，二極管D7的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N2的非同名端、電阻Rl的另一端和二極管D2的陰極，二極管D2的陽極接三極管Ql的發(fā)射極、三極管Q3的集電極和電容C3的負端，電阻R3的另一端接三極管 Q2和三極管Q3的基極，三極管Q2的集電極接二極管D3的陰極和電容C3的正端，三極管 Q2的發(fā)射極接三極管Q3的發(fā)射極和受控的同步整流管SRl的門極；用于驅(qū)動同步整流管 SR2的驅(qū)動電路包括二極管D4、二極管D5、二極管D6、二極管D8、電阻R2、電阻R4、NPN型三極管Q4、NPN型三極管Q5和PNP型三極管Q6，所述的二極管D4的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N3的非同名端、二極管D6的陽極、三極管Q4的集電極和電阻R4的一端，二極管D4的陽極接二極管D8的陽極、電阻R2的一端和三極管Q4的基極，二極管D8的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N3的同名端、電阻R2的另一端和二極管D5的陰極，二極管D5 的陽極接三極管Q4的發(fā)射極、三極管Q6的集電極和地，電阻R4的另一端接三極管Q5和三極管Q6的基極，三極管Q5的集電極接二極管D6的陰極，三極管Q5的發(fā)射極接三極管Q6 的發(fā)射極和受控的同步整流管SR2的門極；在每個同步整流管的源極和漏極之間還設(shè)有一個誤驅(qū)動保護電路；所述同步整流管SRl的誤驅(qū)動保護電路，由電阻R5、二極管DlO和三極管Q7構(gòu)成，所述同步整流管SR2的誤驅(qū)動保護電路，由電阻R6、二極管Dll和三極管Q8構(gòu)成，電阻R5的一端接二極管DlO的陰極、同步整流管SRl的漏極和輸出電容Cl的正端，電阻R5的另一端接二極管DlO的陽極和三極管Q7的基極，三極管Q7的發(fā)射極接同步整流管 SRl的源極、電阻R6的一端和二極管Dll的陰極，電阻R6的另一端接二極管Dll的陽極和三極管Q8的基極，三極管Q8的發(fā)射極接地，三極管Q7的集電極接三極管Q2和三極管Q3 的基極，三極管Q8的集電極接三極管Q5和三極管Q6的基極；電流互感器CTl的一次側(cè)繞組W的同名端接變壓器Tl的非同名端，電流互感器CTl的一次側(cè)繞組m的非同名端接同步整流器SRl的源極和同步整流器SR2的漏極，輸出電容Cl的負端接輸出電容C2的正端和變壓器Tl的同名端，輸出電容C2的負端接同步整流管SR2的源極，三極管Q5的集電極接輸出電容Cl或C2的正端、或串聯(lián)一電容C4后接三極管Q6的集電極，所述電容C4的正端接三極管Q5的集電極，所述電容C4的負端接三極管Q6的集電極。
2.如權(quán)利要求
1所述的倍壓同步整流多諧振軟開關(guān)變換器，其特征在于所述的諧振電感Ll和諧振電容Cpl構(gòu)成串聯(lián)支路a，其一端接對稱方波脈沖產(chǎn)生電路的輸出正端，另一端接勵磁電感Lm的一端及變壓器Tl原邊繞組的同名端；勵磁電感Lm的另一端接變壓器Tl原邊繞組的非同名端和輔助電容Cp2的一端；輔助電容Cp2的另一端接對稱方波脈沖產(chǎn)生電路的輸出負端；輔助電感L2與串聯(lián)支路a并聯(lián)。
3.如權(quán)利要求
1所述的倍壓同步整流多諧振軟開關(guān)變換器，其特征在于所述的諧振電感Ll和諧振電容Cpl構(gòu)成串聯(lián)支路a，其一端接對稱方波脈沖產(chǎn)生電路的輸出正端，另一端接勵磁電感Lm的一端及變壓器Tl原邊繞組的同名端；勵磁電感Lm的另一端接變壓器Tl 原邊繞組的非同名端和輔助電感L2的一端；輔助電感L2的另一端接對稱方波脈沖產(chǎn)生電路的輸出負端；輔助電容Cp2與串聯(lián)支路a并聯(lián)。
4.如權(quán)利要求
1所述的倍壓同步整流多諧振軟開關(guān)變換器，其特征在于所述的諧振電感Ll和諧振電容Cpl構(gòu)成串聯(lián)支路a，其一端接對稱方波脈沖產(chǎn)生電路的輸出正端，另一端接勵磁電感Lm的一端及變壓器Tl原邊繞組的同名端；勵磁電感Lm的另一端接變壓器Tl 原邊繞組的非同名端、輔助電感L2和輔助電容Cp2的一端；輔助電感L2和輔助電容Cp2的另一端接對稱方波脈沖產(chǎn)生電路的輸出負端。
5.如權(quán)利要求
1-4任何一項所述的倍壓同步整流多諧振軟開關(guān)變換器，其特征在于所述的對稱方波脈沖產(chǎn)生電路采用半橋結(jié)構(gòu)、全橋結(jié)構(gòu)或推挽結(jié)構(gòu)。
6.倍壓同步整流多諧振軟開關(guān)變換器，包括對稱方波脈沖產(chǎn)生電路、諧振電路和變壓器Tl，其特征在于所述的諧振電路包括諧振電感Li、諧振電容Cpl、勵磁電感Lm、輔助電感 L2和輔助電容Cp2，所述的輔助電感L2和輔助電容Cp2改變了整個諧振單元的阻抗特性， 使得在阻抗極點諧振頻率附近，增益可以快速變化，直至零；變壓器Tl副邊采用倍壓同步整流；所述的變壓器Tl副邊電路包括電流互感器CT1、輸出電容Cl、輸出電容C2、同步整流管SRl、同步整流管SR2和兩個分別用于驅(qū)動同步整流管SRl和同步整流管SR2的驅(qū)動電路，電流互感器CTl的一次側(cè)繞組m與高頻變壓器的副邊繞組串聯(lián)，電流互感器CTl的兩個二次側(cè)繞組N2和N3分別連接到兩個驅(qū)動電路的輸入端；電流互感器CTl的一次側(cè)繞組 Ni的同名端接變壓器τι的非同名端，電流互感器CTi的一次側(cè)繞組m的非同名端接同步整流器SRl的源極和同步整流器SR2的漏極，同步整流器SRl的漏極接輸出電容C2的正端， 輸出電容C2的負端接輸出電容Cl的負端和同步整流器SR2的源極，輸出電容Cl的正端接變壓器Tl的同名端，同步整流管SRl和同步整流管SR2的門極分別接其驅(qū)動電路的輸出端；用于驅(qū)動同步整流管SRl的驅(qū)動電路包括二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D7、 電阻R1、電阻R3、NPN型三極管Ql、NPN型三極管Q2、PNP型三極管Q3和電容C3，所述的二極管Dl的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N2的同名端、二極管D3的陽極、三極管Ql的集電極和電阻R3的一端，二極管Dl的陽極接二極管D7的陽極、電阻Rl的一端和三極管Ql 的基極，二極管D7的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N2的非同名端、電阻Rl的另一端和二極管D2的陰極，二極管D2的陽極接三極管Ql的發(fā)射極、三極管Q3的集電極和電容 C3的負端，電阻R3的另一端接三極管Q2和三極管Q3的基極，三極管Q2的集電極接二極管 D3的陰極和電容C3的正端，三極管Q2的發(fā)射極接三極管Q3的發(fā)射極和受控的同步整流管 SRl的門極；用于驅(qū)動同步整流管SR2的驅(qū)動電路包括二極管D4、二極管D5、二極管D6、二極管D8、電阻R2、電阻R4、NPN型三極管Q4、NPN型三極管Q5和PNP型三極管Q6，所述的二極管D4的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N3的非同名端、二極管D6的陽極、三極管Q4 的集電極和電阻R4的一端，二極管D4的陽極接二極管D8的陽極、電阻R2的一端和三極管 Q4的基極，二極管D8的陰極接電流互感器CTl 二次側(cè)繞組N3的同名端、電阻R2的另一端和二極管D5的陰極，二極管D5的陽極接三極管Q4的發(fā)射極、三極管Q6的集電極和地，電阻R4的另一端接三極管Q5和三極管Q6的基極，三極管Q5的集電極接二極管D6的陰極和輸出電容Cl的正端，三極管Q5的發(fā)射極接三極管Q6的發(fā)射極和受控的同步整流管SR2的門極；所述同步整流管SRl的誤驅(qū)動保護電路，由電阻R5、二極管DlO和三極管Q7構(gòu)成，所述同步整流管SR2的誤驅(qū)動保護電路，由電阻R6、二極管Dll和三極管Q8構(gòu)成，電阻R5的一端接二極管DlO的陰極、同步整流管SRl的漏極和輸出電容C2的正端，電阻R5的另一端接二極管DlO的陽極和三極管Q7的基極，三極管Q7的發(fā)射極接同步整流管SRl的源極、電阻R6的一端、二極管Dll的陰極和電流互感器一次側(cè)繞組的非同名端，電阻R6的另一端接二極管Dll的陽極和三極管Q8的基極，三極管Q8的發(fā)射極接地和輸出電容C2的負端，三極管Q7的集電極接三極管Q2和三極管Q3的基極，三極管Q8的集電極接三極管Q5和三極管Q6的基極，輸出電容Cl的正端接變壓器Tl的同名端。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種倍壓同步整流多諧振軟開關(guān)變換器電路，包括諧振電感L1、諧振電容Cp1、勵磁電感Lm、輔助電感L2和輔助電容Cp2、電流互感器CT1、CT2及同步整流管SR1、SR2，變壓器副邊采用倍壓同步整流電路。本發(fā)明在傳統(tǒng)LLC變換器的基礎(chǔ)上增加了L2和Cp2，改變了諧振單元的阻抗特性，引入了阻抗極點。在極點頻率附近，阻抗快速增大，拓寬了增益調(diào)節(jié)范圍，使得變換器可適應(yīng)寬輸入或?qū)捿敵鲭妷悍秶鷳?yīng)用；倍壓同步整流電路可降低電壓應(yīng)力。本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單，效率高，實現(xiàn)容易，使用方便，非常有實用價值和經(jīng)濟效益。
文檔編號H02M7/538GKCN101488718 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200910096450
公開日2011年11月23日 申請日期2009年3月5日
發(fā)明者華桂潮, 吳新科, 姜德來 申請人:英飛特電子(杭州)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan