三绕组变压器副边输出串联正反激倍压整流变换器的制造方法
【专利摘要】一种三绕组变压器副边输出串联正反激倍压整流变换器包括原边输入电路、副边正激整流电路、副边反激整流电路。变换器副边正激整流电路和反激整流电路交替向负载提供能量，使输出电压增大一倍，纹波减小；原边有源箝位电路实现开关管零电压开通，副边漏感与电容谐振创造二极管零电流关断条件，提升了效率；整个电路使用有源功率器件较少，结构简单，开销小；控制方案简单，易于实现。
【专利说明】三绕组变压器副边输出串联正反激倍压整流变换器
一、【技术领域】
[0001]本发明涉及一种软开关直直变换器，通过三绕组变压器副边输出串联正反激倍压整流电路，可以实现副边正激整流电路和反激整流电路交替向负载提供能量，输出电压倍增，属于电能变换装置中的直直变换器。
二、【背景技术】
[0002]随着电力电子技术的发展，直直变换器得到了广泛的研究和应用，而高可靠性、高功率密度、小体积一直是变换器发展的目标。相对于传统的两绕组变压器倍压整流电路，三绕组变压器副边输出串联正反激倍压整流电路可以使得输出电压倍增，同时保留原边开关管、副边二极管软开关的特点，增大输出功率的同时实现整机体积小、重量轻、变换效率高等优点。
三、
【发明内容】
[0003]1、发明目的:本发明目的是提供一种可以实现输出电压倍增、高效率、低纹波直直变换器。
[0004]2、技术方案:为了解决上述技术问题，本发明的三绕组变压器副边输出串联正反激倍压整流变换器包括原边输入电路1、副边正激整流电路2、副边反激整流电路3。原边输入电路I包括第一开关管S1、第二开关管S2、变压器原边绕组P、第一电容C1 ;副边正激整流电路2包括变压器第一副边绕组N1、变压器第一副边绕组漏感L1、第二电容C2、第一二极管D1、第二二极管D2和第四电容C4 ;副边反激整流电路3包括变压器第二副边绕组N2、变压器第二副边绕组漏感L2、第三电容C3、第三二极管D3、第四二极管D4和第五电容C5。本发明的三绕组变压器副边输出串联正反激倍压整流变换器特征在于，变压器原边绕组P的同名端及第一电容C1的一端与外接电源E的正极连接；第一电容C1的另一端与第一开关管S1的漏极相连；第一开关管S1的源极及变压器原边绕组P的非同名端与第二开关管S2的漏极连接；第二开关管S2的源极与外接电源E的负极连接；变压器第一副边绕组N1的同名端与变压器第一副边绕组漏感L1 一端相连；变压器第一副边绕组漏感L1另一端与第二电容C2的一端相连；第二电容(:2的另一端、第一二极管D1的阴极及第四电容C4的一端与外接负载R的一端连接；变压器第一副边绕组N1的非同名端及第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极相连；第二二极管D2的阳极、第三二极管D3的阴极、第四电容C4的另一端、第三电容C3的一端与第五电容C5的一端连接；变压器第二副边绕组N2的非同名端与变压器第二副边绕组漏感L2 —端相连；变压器第二副边绕组漏感L2另一端与第三电容C3的另一端相连；变压器第二副边绕组N2的同名端及第三二极管D3的阳极与第四二极管D4的阴极相连；第四二极管D4的阳极及第五电容C5的另一端与外接负载R的另一端连接。
[0005]3、有益效果:本发明的三绕组变压器副边输出串联的正反激倍压整流变换器，具有如下优点:(I)副边正激整流电路和反激整流电路交替向负载提供能量，使纹波减小，同时输出电压增大一倍；(2)实现高频电气隔离；(3)原边有源箝位电路实现开关管零电压开通，副边倍压整流实现二极管零电流关断，提升了效率；(4)整个电路使用有源功率器件较少，结构简单，开销小；(5)控制方案简单，易于实现。
四、【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是本发明的三绕组变压器副边输出串联的正反激倍压整流变换器的电路结构不意图，标号名称:1.原边输入电路；2.副边正激整流电路；3.副边反激整流电路。
[0007]图2是本发明的三绕组变压器副边输出串联的正反激倍压整流变换器的电路各开关1旲态不意图。
[0008]图中的主要符号名称:S1、S2—第一、第二开关管K1?C5—第一?第五电容；T—变压器；P—变压器原边绕组A、N2—变压器第一、二副边绕组；U、L2—变压器第一、二副边绕组漏感；E—外接电源巩?D4—第一?第四二极管；R—外接负载。
五、【具体实施方式】
[0009]如图1所示，本实例是三绕组变压器副边输出串联的正反激倍压整流变换器，其特征在于，变压器原边绕组P的同名端及第一电容C1的一端与外接电源E的正极连接；第一电容C1的另一端与第一开关管S1的漏极相连；第一开关管S1的源极及变压器原边绕组P的非同名端与第二开关管S2的漏极连接；第二开关管S2的源极与外接电源E的负极连接；变压器第一副边绕组N1的同名端与变压器第一副边绕组漏感L1 一端相连；变压器第一副边绕组漏感L1另一端与第二电容C2的一端相连；第二电容C2的另一端、第一二极管D1的阴极及第四电容C4的一端与外接负载R的一端连接；变压器第一副边绕组N1的非同名端及第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极相连；第二二极管D2的阳极、第三二极管D3的阴极、第四电容C4的另一端、第三电容C3的一端与第五电容C5的一端连接；变压器第二副边绕组N2的非同名端与变压器第二副边绕组漏感L2+端相连；变压器第二副边绕组漏感L2另一端与第三电容C3的另一端相连；变压器第二副边绕组N2的同名端及第三二极管D3的阳极与第四二极管D4的阴极相连；第四二极管D4的阳极及第五电容C5的另一端与外接负载R的另一端连接。
[0010]三绕组变压器副边输出串联的正反激倍压整流电路的思路，输出电压倍增，同时改善纹波、应力等特性。输出串联的方式不仅可提高电路增益，更重要的是，保留了变压器漏感和副边电容谐振，为副边二极管的软开关创造了条件，进而减小损耗，消除电压尖峰。
[0011]下面以附图1为主电路结构，结合附图2来叙述本发明的三绕组变压器副边输出串联的正反激倍压整流变换器的具体工作原理和工作模态。记外接电源E的电压幅值为Ud ；第一电容C1的电压SUa ;变压器T原边电流为I10
[0012]工作模态1:如图2(a)所示，第二开关管S2导通，外接电源E电压Ud加在变压器原边绕组P上，变压器原边电流I1线性上升，开始向副边传递能量；此时第一二极管口工反向截止，变压器第一副边绕组N1及第二电容C2经第二二极管D2支路向第四电容C4充电，第四电容C4与第五电容C5向负载R提供能量；同时第四二极管D4反向截止，变压器第二副边绕组队经第三二极管D3向第三电容C3充电，部分能量转移至第三电容C3。此阶段，变压器第一副边绕组漏感L1与第二电容C2发生谐振，变压器第二副边绕组漏感L2与第三电容C3发生谐振，为第二二极管D2、第三二极管D3创造了零电流关断的条件。该谐振电流折合至原边，与原边励磁电流共同组成变压器原边电流。
[0013]工作模态I1:如图2(b)所示，第二开关管S2正常导通，此时变压器第一、二副边绕组漏感LpL2与第二、三电容C2、C3谐振过程完成，第二、三二极管D2、D3自然截止，实现零电流关断。负载由第四电容C4、第五电容C5维持供电。原边电流仅含有励磁电流部分，继续增长至第二开关管S2关断。
[0014]工作模态II1:如图2 (C)所不，第一开关管S1导通,第一电容C1的电压为Uci加在变压器原边绕组P上，变压器原边电流I1反向线性增加，开始向副边传递能量；此时第三二极管D3反向截止，变压器第二副边绕组N2及第二电容C3经第四二极管D4支路向第五电容C5充电，第四电容C4与第五电容C5向负载R提供能量；同时第二二极管D2反向截止,变压器第一副边绕组N1经第一二极管D1向第二电容C2充电，部分能量转移至第二电容C2。此阶段，变压器第一副边绕组漏感L1与第二电容C2发生谐振，变压器第二副边绕组漏感L2与第三电容C3发生谐振为第一二极管D1、第四二极管D4创造了零电流关断的条件。该谐振电流折合至原边，与原边励磁电流共同组成变压器原边电流。
[0015]工作模态IV:如图2(d)所示，第一开关管S1E常导通，此时变压器第一、二副边绕组漏感LpL2与第二、三电容C2、C3谐振过程完成，第一、四二极管DpD4自然截止，实现零电流关断。负载由第四电容C4、第五电容C5维持供电。原边电流仅含有励磁电流部分，继续反向增长至第一开关管S1关断。
[0016]由以上描述可知，本发明的三绕组变压器副边输出串联的正反激倍压整流变换器，该变换器具有如下优点:
[0017](I)副边正激整流电路和反激整流电路交替向负载提供能量，使纹波减小，同时输出电压增大一倍；
[0018](2)实现高频电气隔离；
[0019](3)原边有源箝位电路实现开关管零电压开通，副边倍压整流实现二极管零电流关断，提升了效率；
[0020](4)整个电路使用有源功率器件较少，结构简单，开销小；
[0021](5)控制方案简单，易于实现。
【权利要求】
1.一种三绕组变压器副边输出串联正反激倍压整流变换器包括原边输入电路(I)、副边正激整流电路(2)、副边反激整流电路(3)。原边输入电路(I)包括第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、变压器原边绕组(P)、第一电容(C1);副边正激整流电路(2)包括变压器第一副边绕组(N1)、变压器第一副边绕组漏感(L1)、第二电容(C2)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)和第四电容(C4);副边反激整流电路(3)包括变压器第二副边绕组(N2)、变压器第二副边绕组漏感(L2)、第三电容(C3)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)和第五电容(C5)。本发明的三绕组变压器副边输出串联正反激倍压整流变换器特征在于，变压器原边绕组(P)的同名端及第一电容(C1)的一端与外接电源(E)的正极连接；第一电容(C1)的另一端与第一开关管(S1)的漏极相连；第一开关管(S1)的源极及变压器原边绕组(P)的非同名端与第二开关管(S2)的漏极连接；第二开关管(S2)的源极与外接电源(E)的负极连接；变压器第一副边绕组(N1)的同名端与变压器第一副边绕组漏感(L1) 一端相连；变压器第一副边绕组漏感(L1)另一端与第二电容(C2)的一端相连；第二电容(C2)的另一端、第一二极管(D1)的阴极及第四电容(C4)的一端与外接负载(R)的一端连接；变压器第一副边绕组(N1)的非同名端及第一二极管(D1)的阳极与第二二极管(D2)的阴极相连；第二二极管(D2)的阳极、第三二极管(D3)的阴极、第四电容(C4)的另一端、第三电容(C3)的一端与第五电容(C5)的一端连接；变压器第二副边绕组(N2)的非同名端与变压器第二副边绕组漏感(L2) —端相连；变压器第二副边绕组漏感(L2)另一端与第三电容(C3)的另一端相连；变压器第二副边绕组(N2)的同名端及第三二极管(D3)的阳极与第四二极管(D4)的阴极相连；第四二极管(D4)的阳极及第五电容(C5)的另一端与外接负载(R)的另一端连接。
【文档编号】H02M3/28GK103618458SQ201310704425
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】嵇保健, 武海霞, 司存辉, 洪峰, 黄子煜 申请人:南京工业大学