一种全桥逆变软开关主电路的制作方法

文档序号:11811522
一种全桥逆变软开关主电路的制作方法与工艺

本发明涉及逆变焊机技术领域,具体地说是一种全桥逆变软开关主电路。



背景技术:

在逆变焊机领域,大功率焊机的主回路大部分都采用全桥逆变电路,控制方式通常采用脉宽调节方式PWM,此方式下功率开关管IGBT的开关损耗特别大,且瞬间的开通、关断产生的浪涌电流、浪涌电压还会带来恶劣的电磁干扰。由此产生了零电压开关ZVS以及零电压零电流开关ZVZCS两种软开关技术。

参见图1,目前,常用的零电压开关ZVS移相全桥变换器超前臂与滞后臂都实现零电压开关,但是此方式下要实现软开关的必要条件就是,必须在有限时间内,有足够的电流抽取掉开关管并联电容上的电荷,使开关管两端的电压下降至0。那么问题在于,当负载较轻情况下,原边电流较小,便会导致电容放电不完全,难以实现零电压开关。

因此,需要设计一种能够降低移相全桥轻载损耗的全桥逆变软开关主电路,以解决空载、轻载情况下功率开关管损耗大的问题。



技术实现要素:

本发明的目的是克服现有技术的不足,提供了一种能够降低移相全桥轻载损耗的全桥逆变软开关主电路,以解决空载、轻载情况下功率开关管损耗大的问题。

为了达到上述目的,本发明是一种全桥逆变软开关主电路,包括开关管、二极管、电容、电感、变压器和电阻,其特征在于:开关管一的漏电极分六路分别与电源正极、二极管一的阳极、电感一的一端、开关管二的漏电极、二极管二的阳极以及电感二的一端连接,二极管一的阴极分两路分别与电感一的另一端以及电容一的一端连接,二极管二的阴极分两路分别与电感二的另一端以及电容二的一端连接,开关管一的源极分五路分别与电容一的另一端、开关管三的漏电极、二极管三的阳极、电感三的一端以及饱和电感的一端连接,开关管二的源极分五路分别与电容二的另一端、开关管四的漏电极、二极管四的阳极、电感四的一端以及饱和变压器初级线圈的一端连接,二极管三的阴极分两路分别与电感三的另一端以及电容三的一端连接,二极管四的阴极分两路分别与电感四的另一端以及电容四的一端连接,开关管三的源极分四路分别与电源负极、电容三的另一端、开关管四的源极以及电容四的另一端连接,饱和电感的另一端串联电容五后,与变压器初级线圈的另一端连接。

所述的变压器次级线圈的一端与三极管五的阳极连接,三极管五的阴极分两路分别与电感五的一端以及三极管六的阴极连接,电感五的另一端串联电阻后,与变压器次级线圈的中端连接,三极管六的阳极与变压器次级线圈的另一端连接。

本发明同现有技术相比,设计了全桥逆变软开关主电路,增加了四个二极管以及四个电感,通过二极管给电容充电,不会影响变压器重载情况下的性能,四个电感也解决了轻载情况下,无法复位导致的开关管损耗大的问题。

附图说明

图1为现有技术的全桥逆变软开关主电路图。

图2为本发明的全桥逆变软开关主电路图。

图3为本发明的全桥逆变软开关主电路的驱动波形图。

具体实施方式

现结合附图对本发明做进一步描述。

参见图2和图3,本发明一种全桥逆变软开关主电路,包括开关管、二极管、电容、电感、变压器和电阻。开关管一Q1的漏电极分六路分别与电源正极、二极管一D1的阳极、电感一L1的一端、开关管二Q2的漏电极、二极管二D2的阳极以及电感二L2的一端连接,二极管一D1的阴极分两路分别与电感一L1的另一端以及电容一C1的一端连接,二极管二D2的阴极分两路分别与电感二L2的另一端以及电容二C2的一端连接,开关管一Q1的源极分五路分别与电容一C1的另一端、开关管三Q3的漏电极、二极管三D3的阳极、电感三L3的一端以及饱和电感Lx的一端连接,开关管二Q2的源极分五路分别与电容二C2的另一端、开关管四Q4的漏电极、二极管四D4的阳极、电感四L4的一端以及饱和变压器初级线圈的一端连接,二极管三D3的阴极分两路分别与电感三L3的另一端以及电容三C3的一端连接,二极管四D4的阴极分两路分别与电感四L4的另一端以及电容四C4的一端连接,开关管三Q3的源极分四路分别与电源负极、电容三C3的另一端、开关管四Q4的源极以及电容四C4的另一端连接,饱和电感Lx的另一端串联电容五Cx后,与变压器初级线圈的另一端连接。

变压器次级线圈的一端与三极管五D5的阳极连接,三极管五D5的阴极分两路分别与电感五Lf的一端以及三极管六D6的阴极连接,电感五Lf的另一端串联电阻R1后,与变压器次级线圈的中端连接,三极管六D6的阳极与变压器次级线圈的另一端连接。

本发明在工作时,当开关管一Q1,开关管四Q4导通,电流经过开关管一Q1、饱和电感Lx、变压器初级线圈和开关管四Q4,变压器次级线圈工作在整流状态,为负载输出电压。

当开关管一Q1关断,由于电容一C1的存在,在关断过程中,开关管一Q1两端电压缓升,所以开关管一Q1为零电压关断。变压器初级线圈电感电流不能突变,给电容一C1充电,给电容三C3经过电感三L3放电,变压器次级线圈仍然工作在整流状态。

当电容充放电结束,电容三C3两端电压为0,此刻将开关管三Q3导通,属于零电压开通。变压器初级线圈电流经过电感三L3放电逐渐减小至0,变压器复位,开关管四Q4断开,此时开关管四Q4就属于零电流关断。因为电感三L3的存在,避免像传统零电压开关ZVS软开关里电流无法完全释放,难以实现零电流关断。开关管三Q3导通后,变压器初级线圈电流反向,次级线圈工作在续流状态。

当开关管二Q2、开关管三Q3工作在导通状态,变压器初级线圈电流给饱和电感Lx充电,电流很小,变压器次级线圈依旧处于续流状态。直到饱和电感Lx充至饱和状态,变压器初级线圈电流上升到足够大时,变压器次级线圈重新工作在整流状态。

当开关管三Q3关断,因为电容三C3两端电压缓升,所以开关管三Q3为零电压关断。变压器次级线圈电流给电容四C4充电,给电容二C2经过电感二L2放电,直到变压器次级线圈电流减小至0,变压器复位,开关管二Q2断开,所以开关管二Q2属于零电流关断。变压器次级线圈工作在续流状态,上述过程即实现了超前臂零电压开通,滞后臂零电流关断。

本发明采用采用初级全桥逆变结构以及次级半桥整流输出。

零电压零电流开关ZVZCS移相全桥软开关在轻载情况下的变压器复位就是决定性能的最关键点,本发明通过二极管一D1、二极管二D2、二极管三D3、二极管四D4给电容充电,丝毫不会影响变压器重载情况下的性能,电感一L1、电感二L2、电感三L3、电感四L4的存在也解决了轻载情况下无法复位导致的开关管损耗。

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