一种高电压宽输入双管反激变换器电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种高电压宽输入双管反激变换器电路，属于直流/直流变换器应用领域。


背景技术：

2.各种电力电子变换器系统离不开集成芯片与功率开关，因而需要开关电源为其中的控制电路、驱动电路、调理与采样电路以及传感器等提供+5v、
±
15v等各种等级的辅助工作电压，辅助开关电源已成为电力电子变换器的重要组成部分。辅助开关电源的输入由电力电子变换器母线电压提供，为了保证电力电子变换器的稳定运行，不论母线电压如何变化，辅助开关电源均要稳定工作，即辅助开关电源应能在高电压和宽输入范围内输出稳定的电压，保证电力电子变换器的正常工作。
3.大多数高电压宽输入辅助开关电源均采用了单端反激变换器，但单端反激变换器开关管关断时承受的电压等于最大直流输入电压、副边折射电压以及漏感尖峰电压之和，在高输入电压时开关管电压应力很大，导致开关管成本大大增加。随着风力发电与光伏发电等高电压宽输入电力电子变换器应用范围的不断扩大，急需研发与高电压宽输入电力电子变换场合相适应的辅助开关电源。本实用新型提供一种高电压宽输入双管反激变换器电路，开关管所承受的电压应力仅为直流输入电压，开关管关断时的漏感能量通过二极管回馈到直流输入电源，不需加入rcd吸收电路，是高电压宽输入辅助开关电源的理想选择。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种高电压宽输入双管反激变换器电路，作为风力发电与光伏发电等高电压宽输入电力电子变换场合的辅助开关电源使用。
5.一种高电压宽输入双管反激变换器电路，包括原边电路和副边电路，其特征在于，
6.所述的原边电路由第一开关管s1、第二开关管s2、第一二极管d1、第二二极管d2和高频变压器t1的原边绕组l
m
组成，其中：
7.第一开关管s1的漏极和直流电源u
i
的正极相连接，第一开关管s1的源极和高频变压器t1原边绕组l
m
的第二端相连接，高频变压器t1原边绕组l
m
的第一端和第二开关管s2的漏极相连，第二开关管s2的源极与直流电源u
i
的负极相连接，第一二极管d1的阴极与第一开关管s1的源极相连接，第一二极管d1的阳极与直流电源u
i
的负极相连接，第二二极管d2的阴极与直流电源u
i
的正极相连接，第二二极管d2的阳极与高频变压器t1原边绕组l
m
的第一端相连接；
8.所述的副边电路由高频变压器t1副边绕组l
s
、第三二极管d2和滤波电容c组成，其中：
9.高频变压器t1副边绕组l
s
的第一端与原边绕组l
m
的第一端为同名端，t1副边绕组l
s
的第一端与第三二极管d2的阳极相连接，第三二极管d2的阴极和滤波电容c的第一端相连接，滤波电容c的第二端和高频变压器t1副边绕组l
s
的第二端相连接，滤波电容c的第一端接
负载电阻r的正端，滤波电容c的第二端接负载电阻r的负端。
附图说明
10.通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
11.图1为本实用新型一种高电压宽输入双管反激变换器电路组成图；
12.图2为本实用新型一种高电压宽输入双管反激变换器等效电路；
13.图3为本实用新型一种高电压宽输入双管反激变换器工作波形。
具体实施方式
14.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
15.如图1所示，本实用新型公开了一种高电压宽输入双管反激变换器电路，包括原边电路和副边电路，其特征在于，
16.所述的原边电路由第一开关管s1、第二开关管s2、第一二极管d1、第二二极管d2和高频变压器t1的原边绕组l
m
组成，其中：
17.第一开关管s1的漏极和直流电源u
i
的正极相连接，第一开关管s1的源极和高频变压器t1原边绕组l
m
的第二端相连接，高频变压器t1原边绕组l
m
的第一端和第二开关管s2的漏极相连，第二开关管s2的源极与直流电源u
i
的负极相连接，第一二极管d1的阴极与第一开关管s1的源极相连接，第一二极管d1的阳极与直流电源u
i
的负极相连接，第二二极管d2的阴极与直流电源u
i
的正极相连接，第二二极管d2的阳极与高频变压器t1原边绕组l
m
的第一端相连接；
18.所述的副边电路由高频变压器t1副边绕组l
s
、第三二极管d2和滤波电容c组成，其中：
19.高频变压器t1副边绕组l
s
的第一端与原边绕组l
m
的第一端为同名端，t1副边绕组l
s
的第一端与第三二极管d2的阳极相连接，第三二极管d2的阴极和滤波电容c的第一端相连接，滤波电容c的第二端和高频变压器t1副边绕组l
s
的第二端相连接，滤波电容c的第一端接负载电阻r的正端，滤波电容c的第二端接负载电阻r的负端。
20.高电压宽输入双管反激变换器等效电路如图2所示，l
m
为原边绕组励磁电感，l1为原边绕组漏感，n1为原边线圈匝数，n2为副边线圈匝数；u
i
为输入电压，u
o
为输出电压，i
l1
为原边绕组电流，i
l2
为副边绕组电流，i
d
为二极管d1和d2的续流电流。
21.图3为本实用新型的双管反激变换器工作波形，图中u
gs
为第一开关管s1和第二开关管s2栅极和源极驱动电压波形，u
ds
为第一开关管s1和第二开关管s2漏极和源极电压波形，双管反激变换器工作在电感电流断续工作模式(discontinuous current mode，dcm)，具有如下四个工作模态：
22.模态1(t0～t1)：t0时刻，开关管s1、s2同时开通，电力电子变换器系统提供的直流输入电源u
i
为变压器原边绕组励磁电感l
m
和漏感l1提供能量，原边电感电流以斜率di
l1
/dt＝u
i
/(l
m
+l1)线性上升。二极管d1和d2处于截止关断状态。副边绕组l
s
电感电压下正上负，二极管d3反向截止，副边无电流流通，负载电流由滤波电容c提供。
23.模态2(t1～t2)：t1时刻s1、s2同时关断，原边绕组漏感l1电流开始下降，原边电感两端电压反向，使得二极管d1和d2立刻导通，钳制了由于漏感所引起的原边绕组感应电势，使之钳位在输入电压u
i
，将多余的能量反馈给输入电源，开关管s1、s2所承受的反向电压均为u
i
，此时副边电感向电容充电，同时也给负载提供能量。
24.模态3(t2～t3)：t2时刻原边电感电流值i
l1
下降到零，励磁电感向副边电感传输能量完毕，钳位二极管d1、d2关断，i
d
降为零，i
l2
达到最大值，开关管s1、s2两端电压下降至[u
i
+(n1/n2)
×
u
o
]/2。此时，由副边绕组l
s
电感向电容和负载提供能量。
[0025]
模态4(t3～t4)：t3时刻副边电感放电结束，副边绕组l
s
电感电流i
l2
为零，由副边绕组l
s
电感产生的折射电压变为0v，此时原边开关承受的电压为u
i
/2。当到达t4时刻新的工作周期开始。
[0026]
从上述工作模态分析可见，双管反激变换器开关管最高电压应力仅为直流输入电压u
i
，大大小于单管反激变换器开关管的电压应力，可见双管反激变换器适用于高电压宽输入场合。