专利名称：一种大电流输出变换器整流电路及其变换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电源，更具体地说，涉及一种大电流输出变换器整流电路及其变换器。
背景技术：
电源是用于为各种设备或装置供电的不可缺少的部件之一。而作为各种电压的重要组成部分，变换器的作用也变得越来越重要。例如，将直流电源(通常是电池)的电压转换为交流，升压或降压后在转换为直流提供给设备。对于大功率、大电流输出的变换器，由于输出功率及电流较大，如果仍然使用传统变换器(如图I所示)，则有变压器绕制困难、发热集中、副边电流大及整流二极管并联无法均流等难点。图I是一个典型的双端变换器示意图，位于变压器Tl左侧的DC/DC变换器原边可以是推挽、半桥或全桥变换电路，变换器副边为典型的全波整流电路。变压器变比Nl:N2:N3=n:l :1，副边二极管最大应力为Vremax=2* (Vimax/n)。为此，在现有技术中，也提出了一种改良的方案，请参见图2，图2是一种常用的改进型大功率、大电流输出变换器连接方法，其变压器变比Nl:N2:N3=n/2 I :1，副边二极管最大应力为Vremax=2* (Vimax/n)，与单变压器应力相同。现有的改良方案虽然采用变压器原边串联、副边并联的方法解决单个变压器功率大问题，其每组变压器副边电流为单个变压器时的一半，解决副边大电流绕组问题；双变压器热分散，符合分布式设计理念。但是这个电路也存在一些缺点，例如，半导体二极管属于负温度系数器件，并联使用时存在无法均流的问题、输出电感电流较大，单个电感绕制困难、功率通道布线困难。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述单个电感绕制困难、功率通道布线困难、二极管无法均流的缺陷，提供一种单个电感绕制较易、功率通道容易布线、作为整流元件的二极管可以均流的大电流输出变换器整流电路及其变换器。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种大电流输出变换器整流电路，包括两个串接且提供电流通道使原边电流依次通过的第一原边线圈和第二原边线圈，与所述第一原边线圈耦合的第一副边线圈单元，与所述第二原边线圈耦合的第三副边线圈单元，所述第一副边线圈单元和所述第三副边线圈单元分别包括两个端子和一个中心抽头；所述第一副边线圈单元和所述第三副边线圈单元的中心抽头分别通过一个电感之后连接在一起并连接到负载的电源负端；所述第一副边线圈单元和所述第三副边线圈单元的两个端子分别通过整流单元后连接在一起并连接到所述负载的电源正端；所述负载的电源正端和电源负端之间还并接有滤波电容。在本实用新型所述的大电流输出变换器整流电路中，所述第一副边线圈单元包括第一副边线圈和第二副边线圈，所述第一副边线圈的同名端是所述第一副边线圈单元的一个端子，所述第一副边线圈单元的另一个端子是所述第二副边线圈的非同名端；所述第一副边线圈的非同名端与所述第二副边线圈的同名端连接并作为所述第一副边线圈单元的中心抽头。在本实用新型所述的大电流输出变换器整流电路中，所述第三副边线圈单元包括第三副边线圈和第四副边线圈，所述第三副边线圈的同名端是所述第三副边线圈单元的一个端子，所述第三副边线圈单元的另一个端子是所述第四副边线圈的非同名端；所述第三副边线圈的非同名端与所述第四副边线圈的同名端连接并作为所述第三副边线圈单元的中心抽头。在本实用新型所述的大电流输出变换器整流电路中，所述整流单元包括两个同向并接的二极管；所述两个同向并接的二极管的阳极与所述第一或第三副边线圈单元的端子连接，其阴极连接在一起并与所述负载的电源正极连接。在本实用新型所述的大电流输出变换器整流电路中，所述第一副边线圈单元和所述第三副边线圈单元的中心抽头分别通过其连接的电感连接在一起并与所述负载的电源负端连接。在本实用新型所述的大电流输出变换器整流电路中，所述第一副边线圈单元的各端子与所述第三副边线圈单元的各端子之间、所述第一副边线圈单元的中心抽头与所述第三副边线圈单元的中心抽头之间还分别连接有均衡吸收单元。在本实用新型所述的大电流输出变换器整流电路中，所述均衡吸收单元为串接的电阻和电容；所述第一副边线圈的同名端通过串接的电阻和电容与所述第三副边线圈的同名端连接；所述第二副边线圈的非同名端通过串接的电阻和电容与所述第四副边线圈的非同名端连接；所述第一副边线圈单元的中心抽头通过串接的电阻和电容与所述第三副边线圈单元的中心抽头连接。在本实用新型所述的大电流输出变换器整流电路中，所述均衡吸收单元为电容；所述第一副边线圈的同名端通过电容与所述第三副边线圈的同名端连接；所述第二副边线圈的非同名端通过电容与所述第四副边线圈的非同名端连接；所述第一副边线圈单元的中心抽头通过电容与所述第三副边线圈单元的中心抽头连接。在本实用新型所述的大电流输出变换器整流电路中，所述第一原边线圈与所述第一副边线圈及第二副边线圈的变比为n/2:1:1;所述第二原边线圈与所述第三副边线圈及第四副边线圈的变比为n/2:1:1 ;其中，η是两个变压器原边线圈匝数总和与变压器任一副边线圈匝数的比率(副边各线圈匝数均相等)。本实用新型还涉及一种变换器，包括直流直流变换器和交流直流变换器，所述变换器包括变换器整流电路，所述整流电路为上述的大电流输出变换器整流电路。实施本实用新型的大电流输出变换器整流电路及其变换器，具有以下有益效果由于副边线圈单元的端子通过整流单元后在并接在一起，可以有效地解决整流单元的均流问题，使其强制被均流；整流单元并接还使得功率通道布线较为容易；同时整流单元的结构使得电感的绕制变得容易。因此，其较易均流、布线，且电感较为容易绕制。
图I是传统的变换器整流电路的结构示意图；图2是是现有技术中针对传统整流电路的改进结构示意图；图3是本实用新型大电流输出变换器整流电路及其变换器实施例中整流电路的电路图；图4是所述实施例中未加均衡吸收单元是整流二极管电压波形图；图5是所述实施例中增加均衡吸收单元是整流二极管电压波形图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。如图3所示，在本实用新型的大电流输出变换器整流电路及其变换器实施例中，变换器整流电路包括两个串接且提供电流通道使原边电流依次通过的第一原边线圈Nll和第二原边线圈N12，与第一原边线圈Nll耦合的第一副边线圈单元，与第二原边线圈N12 耦合的第三副边线圈单元，第一副边线圈单元和第三副边线圈单元分别包括两个端子和一个中心抽头；在图3中，第一副边线圈单元包括第一副边线圈N21和第二副边线圈N22，第一副边线圈N21的同名端是第一副边线圈单元的一个端子，第一副边线圈单元的另一个端子是第二副边线圈N22的非同名端；第一副边线圈N21的非同名端与第二副边线圈N22的同名端连接并作为第一副边线圈单元的中心抽头；第三副边线圈单元包括第三副边线圈N23和第四副边线圈N24，第三副边线圈N23的同名端是第三副边线圈单元的一个端子，第三副边线圈单元的另一个端子是第四副边线圈N24的非同名端；第三副边线圈N23的非同名端与第四副边线圈N24的同名端连接并作为第三副边线圈单元的中心抽头。第一副边线圈单元和第三副边线圈单元的中心抽头分别通过一个电感连接在一起并连接到负载的电源负端一;第一副边线圈单元和第三副边线圈单元的两个端子(即第一副边线圈N21的同名端、第二副边线圈N22的非同名端、第三副边线圈N23的同名端和第四副边线圈N24的非同名端)分别通过各自的整流单元(在图3中分别表示为D1A、D2A、D1B和D2B)后连接在一起并连接到负载的电源正端+ ;而在负载的电源正端+和电源负端一之间还并接有滤波电容Co。在本实施例中，上述各整流单元的结构相同，都是包括两个同向并接的功率二极管；这些两个同向并接的二极管的阳极分别与所述第一或第三副边线圈单元的端子(即第一副边线圈N21的同名端、第二副边线圈N22的非同名端、第三副边线圈N23的同名端和第四副边线圈N24的非同名端)连接，其阴极连接在一起并与负载的电源正极+连接。同时，在本实施例中，第一副边线圈单元和所述第三副边线圈单元的中心抽头分别依次通过其连接的电感之后连接在一起并与负载的电源负端一连接。在本实施例中，第一副边线圈单元的中心抽头连接在电感LlA的一端；第三副边线圈单元的中心抽头与电感LlB的一端连接；电感LlA的另一端与电感LlB的另一端连接；而连接后的电感LlA的另一端与电感LlB的另一端与上述负载的电源负端连接。在本实施例中，第一副边线圈单元的各端子与第副边线圈单元的各端子之间、第一副边线圈单元的中心抽头与第三副边线圈单元的中心抽头之间还分别连接有均衡吸收单元。也就是说，第一副边线圈N21的同名端和第三副边线圈N23的同名端之间、第二副边线圈N22的非同名端和第四副边线圈N24的非同名端之间、第一副边线圈单元的中心抽头与第三副边线圈单元的中心抽头之间均分别连接有均衡吸收单元。而上述均衡吸收单元为串接的电阻和电容；第一副边线圈N21的同名端通过串接的电阻和电容(图3中的Rl和Cl)与第三副边线圈N23的同名端连接；第二副边线圈N22的非同名端通过串接的电阻和电容(图3中的R3和C3)与第四副边线圈N24的非同名端连接；第一副边线圈单元的中心抽头通过串接的电阻和电容(图3中的R2和C2)与第三副边线圈单元的中心抽头连接，而在一些实施例中，上述均衡吸收单元也可以只是一个电阻，而不是串接的电阻和电容；其中也就是说，上述Rl，R2, R3的阻值可以为O，即上述各对应的端子之间只通过电容相连。此外，在本实施例中，第一原边线圈Nll与第一副边线圈N21及第二副边线圈N22的变比为n/2:l:l，即N11:N21:N22= n/2:l:l;同样，第二原边线圈N12与第三副边线圈N23及第四副边线圈N24的变比为n/2:l:l ;即N12:N23:N24= n/2:l:l;其中，η是两个变压器原边线圈匝数总和与变压器任一副边匝数的比率。而在本实施例中，变压器副边的上述各线圈匝数均相等。在图3所示的电路中，由于变压器副边通过二极管整流后再并联，可以有效解决二极管电流均衡问题，强制使整流单元DlA与整流单元D1B，整流单元D2A与整流单元D2B完全均流，提高半导体利用率，降低损耗；而将电感(副边线圈)分裂成两颗分别接至两个变压器中心抽头则可以解决大电流电感绕制问题，降低电感绕制难度，提高效率，分散热分布；此外，图3中虚线方框内的均衡吸收单元则可以解决绕组间电压不平衡问题，该问题是由于变压器TlA与Τ1Β、电感LlA与LlB的参数不一致性以及其他电路分布参数影响，导致两个变压器整流二极管分的电压不平衡，使二极管应力增大影响器件选型及效率等。图4是没有加均衡吸收单元的二极管DlA与DlB电压波形图。图5为加上方框内均衡吸收单元后的二极管DlA与DlB电压波形图，从波形图可看出未加均衡吸收单元时，两路二极管电压相差较大且应力大于增加吸收单元后的电压，在严重的情况下甚至会相差一倍以上。值得一提的是，在采取图3所示的整流电路时，整流二极管阳极并联且为输出正，而一般功率二极管的背面基板均为阳极，因此，可以将图3中所有整流二极管直接贴到一个汇流铜排上作为输出正解决大电流布线发热大，布线困难的问题。在本实施例中，还涉及一种变换器，该变换器可以是DC/DC变换器，也可以是AC/DC变换器，其共同点是不管那种变换器，都包括变换整流电路，而这些变换整流电路就是上述的变换整流电路，在此不再一一赘述。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种大电流输出变换器整流电路，包括两个串接且提供电流通道使原边电流依次通过的第一原边线圈和第二原边线圈，与所述第一原边线圈耦合的第一副边线圈单元，与所述第二原边线圈耦合的第三副边线圈单元，其特征在于，所述第一副边线圈单元和所述第三副边线圈单元分别包括两个端子和一个中心抽头；所述第一副边线圈单元和所述第三副边线圈单元的中心抽头分别通过一个电感之后连接在一起并连接到负载的电源负端；所述第一副边线圈单元和所述第三副边线圈单元的两个端子分别通过整流单元后连接在一起并连接到所述负载的电源正端；所述负载的电源正端和电源负端之间还并接有滤波电容。
2.根据权利要求I所述的大电流输出变换器整流电路，其特征在于，所述第一副边线圈单元包括第一副边线圈和第二副边线圈，所述第一副边线圈的同名端是所述第一副边线圈单元的一个端子，所述第一副边线圈单元的另一个端子是所述第二副边线圈的非同名端；所述第一副边线圈的非同名端与所述第二副边线圈的同名端连接并作为所述第一副边线圈单元的中心抽头。
3.根据权利要求2所述的大电流输出变换器整流电路，其特征在于，所述第三副边线圈单元包括第三副边线圈和第四副边线圈，所述第三副边线圈的同名端是所述第三副边线圈单元的一个端子，所述第三副边线圈单元的另一个端子是所述第四副边线圈的非同名端；所述第三副边线圈的非同名端与所述第四副边线圈的同名端连接并作为所述第三副边线圈单元的中心抽头。
4.根据权利要求3所述的大电流输出变换器整流电路，其特征在于，所述整流单元包括两个同向并接的二极管；所述两个同向并接的二极管的阳极与所述第一或第三副边线圈单元的端子连接，其阴极连接在一起并与所述负载的电源正极连接。
5.根据权利要求4所述的大电流输出变换器整流电路，其特征在于，所述第一副边线圈单元和所述第三副边线圈单元的中心抽头分别通过其连接的电感之后连接在一起并与所述负载的电源负端连接。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的大电流输出变换器整流电路，其特征在于，所述第一副边线圈单元的各端子与所述第三副边线圈单元的各端子之间、所述第一副边线圈单元的中心抽头与所述第三副边线圈单元的中心抽头之间还分别连接有均衡吸收单元。
7.根据权利要求6所述的大电流输出变换器整流电路，其特征在于，所述均衡吸收单元为串接的电阻和电容；所述第一副边线圈的同名端通过串接的电阻和电容与所述第三副边线圈的同名端连接；所述第二副边线圈的非同名端通过串接的电阻和电容与所述第四副边线圈的非同名端连接；所述第一副边线圈单元的中心抽头通过串接的电阻和电容与所述第三副边线圈单元的中心抽头连接。
8.根据权利要求6所述的大电流输出变换器整流电路，其特征在于，所述均衡吸收单元为电容；所述第一副边线圈的同名端通过电容与所述第三副边线圈的同名端连接；所述第二副边线圈的非同名端通过电容与所述第四副边线圈的非同名端连接；所述第一副边线圈单元的中心抽头通过电容与所述第三副边线圈单元的中心抽头连接。
9.根据权利要求7所述的大电流输出变换器整流电路，其特征在于，所述第一原边线圈与所述第一副边线圈及第二副边线圈的变比为n/2:1:1;所述第二原边线圈与所述第三副边线圈及第四副边线圈的变比为n/2:1:1 ;其中，n是两个变压器原边线圈匝数总和与变压器任一副边线圈匝数的比率。
10. 一种变换器，包括直流直流变换器和交流直流变换器，所述变换器包括变换器整流电路，其特征在于，所述整流电路为上述权利要求1-9中任意一项所述的变换器整流电路。
专利摘要本实用新型涉及一种大电流输出变换器整流电路，包括第一原边线圈和第二原边线圈，第一副边线圈单元和第三副边线圈单元，所述第一副边线圈单元和所述第三副边线圈单元分别包括两个端子和一个中心抽头；所述第一副边线圈单元和所述第三副边线圈单元的中心抽头分别通过一个电感之后连接在一起并连接到负载的电源负端；所述第一副边线圈单元和所述第三副边线圈单元的两个端子分别通过整流单元后连接在一起并连接到所述负载的电源正端；所述负载的电源正端和电源负端之间还并接有滤波电容。本实用新型还涉及一种变换器。实施本实用新型的大电流输出变换器整流电路及其变换器，具有以下有益效果较易均流、布线，且电感较为容易绕制。
文档编号H02M7/06GK202424556SQ20112055102
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者汪丽君 申请人:深圳市皓文电子有限公司