一种基于钳位电路的移相全桥变换器的制作方法

本发明涉及开关电源，尤其涉及一种基于钳位电路的移相全桥变换器。

背景技术：

1、移相全桥dc-dc变换器因其结构简单、宽范围软开关、易于实现高频率、效率高等优点被广泛应用于高功率dc-dc变换器中，尤其在车载充电机中得到了广泛应用。

2、然而，移相全桥dc-dc变换器也存在一些缺点，比如副边整流桥存在很大的电压震荡，针对车载充电器输出电压高的特点，该问题就显得更为严重，就需要更高额定电压的开关管或者二极管，从而会有更大的正向压降或者导通电阻，造成较大的导通损耗。

3、传统采用rcd吸收电路会产生较大的损耗。另外原边存在漏感的续流，会产生较大的传导损耗。还有就是副边整流桥的反向恢复电流很大，主要由于换相期间变压器原边电流斜率较大。因此副边整流桥关断时会流过严重的反向恢复电流。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于钳位电路的移相全桥变换器，用以解决现有移相全桥变换器工作过程中损耗严重、反向恢复电流严重的问题。

2、本发明公开了一种基于钳位电路的移相全桥变换器，所述移相全桥变换器的次级变压器带中心抽头，所述中心抽头连接钳位电路；所述钳位电路包括钳位二极管d1、钳位二极管d2以及钳位电容cc；其中，

3、所述中心抽头连接所述钳位二极管d1的正极，所述钳位二极管d1的负极连接所述钳位二极管d2的正极、以及钳位电容cc的一端；所述钳位二极管d2的负极连接输出电感l0的一端，所述输出电感l0的另一端连接输出的正母线；所述钳位电容cc的另一端连接输出的负母线。

4、在上述方案的基础上，本发明还做出了以下改进：

5、进一步，所述移相全桥变换器的副边电路包括：mos管s5-s8、输出电感l0、输出电容c0及电阻r；其中，

6、mos管s5的源极和mos管s6的漏极均连接次级变压器的同名端，mos管s8的源极和mos管s7的漏极均连接次级变压器的异名端；

7、mos管s5的漏极与mos管s8的漏极、以及所述输出电感l0的一端相连；

8、mos管s6的源极与mos管s7的源极均连接输出的负母线；

9、所述输出的正母线和负母线之间还并联输出电容c0及电阻r。

10、进一步，所述移相全桥变换器的原边电路包括：mos管s1-s4、漏感llkg及电容cg；其中，

11、mos管s1的源极与mos管s2的漏极相连，mos管s4的源极与mos管s3的漏极相连；

12、mos管s1的漏极与mos管s4的漏极均连接电压源vs的正极；

13、mos管s2的源极与mos管s3的源极均连接电压源vs的负极；

14、mos管s1的源极还连接漏感llkg的一端，漏感llkg的另一端连接电容cg的一端，电容cg的另一端连接初级变压器的同名端，初级变压器的异名端连接mos管s4的源极。

15、进一步，当所述移相全桥变换器工作于模式1时的工作过程为：

16、电压源vs供电，原边电路中mos管s1和mos管s3导通，副边电路中mos管s5和mos管s7导通；此时，

17、钳位二极管d1导通，钳位电容cc充电；次级变压器的中心抽头处的电压被钳位到钳位电容电压vc，副边电路的输出电压被钳位到2vc。

18、进一步，当所述移相全桥变换器工作于模式2时的工作过程为：

19、电压源vs停止供电，原边电路中mos管s2和mos管s3导通，副边电路中mos管s5和mos管s7导通；此时，

20、钳位二极管d1断开，钳位二极管d2导通，钳位电容cc中存储的电容能量被传输到输出端。

21、进一步，当所述移相全桥变换器工作于模式2时，漏感llkg的电压vlkg降低，流经漏感llkg的电流ipri的斜率平缓。

22、进一步，当所述移相全桥变换器工作于模式3时的工作过程为：

23、电压源vs停止供电，原边电路中mos管s2和mos管s3导通，副边电路中mos管s5和mos管s7关闭；此时，

24、mos管s5和mos管s7的反向电压增加到钳位电容电压vc，钳位二极管d2导通，钳位电容cc中存储的电容能量被传输到输出端。

25、进一步，当所述移相全桥变换器工作于模式4时的工作过程为：

26、电压源vs供电，原边电路中mos管s2和mos管s4导通，副边电路中mos管s6和mos管s8导通；此时，

27、钳位二极管d2导通，钳位电容cc中存储的电容能量被传输到输出端。

28、进一步，所述移相全桥变换器的变比为1：0.5n：0.5n，n表示次级变压器的变比系数。

29、进一步，n取0.5。

30、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

31、本发明提供的基于钳位电路的移相全桥变换器，通过在变压器副边绕组引入中心抽头，加入由钳位二极管d1、d2以及钳位电容cc组成的钳位电路，通过钳位电容cc的钳位作用，可大幅度降低副边整流桥的关断电压震荡，并且减小原边续流期间的传导损耗。因为当超前开关管关闭时，漏感vlkg两端的电压具有负值，直到ipri等于ilm。此外，没有占空比损失，因为ipri和初级侧变压器两端的电压具有相同的相位。另外通过减缓原边电流的斜率，副边的反向恢复电流降低，从而副边整流桥关断时，两端的反向电压更低。由于续流期间输出电感l0两端的低电压，l0的值显着降低，从而在电路设计时，可以减小磁性器件体积。

32、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种基于钳位电路的移相全桥变换器，其特征在于，所述移相全桥变换器的次级变压器带中心抽头，所述中心抽头连接钳位电路；所述钳位电路包括钳位二极管d1、钳位二极管d2以及钳位电容cc；其中，

2.根据权利要求1所述的基于钳位电路的移相全桥变换器，其特征在于，所述移相全桥变换器的副边电路包括：mos管s5-s8、输出电感l0、输出电容c0及电阻r；其中，

3.根据权利要求2所述的基于钳位电路的移相全桥变换器，其特征在于，所述移相全桥变换器的原边电路包括：mos管s1-s4、漏感llkg及电容cg；其中，

4.根据权利3所述的基于钳位电路的移相全桥变换器，其特征在于，当所述移相全桥变换器工作于模式1时的工作过程为：

5.根据权利4所述的基于钳位电路的移相全桥变换器，其特征在于，当所述移相全桥变换器工作于模式2时的工作过程为：

6.根据权利5所述的基于钳位电路的移相全桥变换器，其特征在于，当所述移相全桥变换器工作于模式2时，漏感llkg的电压vlkg降低，流经漏感llkg的电流ipri的斜率平缓。

7.根据权利5所述的基于钳位电路的移相全桥变换器，其特征在于，当所述移相全桥变换器工作于模式3时的工作过程为：

8.根据权利7所述的基于钳位电路的移相全桥变换器，其特征在于，当所述移相全桥变换器工作于模式4时的工作过程为：

9.根据权利1-8中任一项所述的基于钳位电路的移相全桥变换器，其特征在于，所述移相全桥变换器的变比为1：0.5n：0.5n，n表示次级变压器的变比系数。

10.根据权利9所述的基于钳位电路的移相全桥变换器，其特征在于，n取0.5。

技术总结
本发明涉及一种基于钳位电路的移相全桥变换器，属于开关电源技术领域，解决了现有移相全桥变换器工作过程中损耗严重、反向恢复电流严重的问题。基于钳位电路的移相全桥变换器，所述移相全桥变换器的次级变压器带中心抽头，所述中心抽头连接钳位电路；所述钳位电路包括钳位二极管D1、钳位二极管D2以及钳位电容Cc；其中，所述中心抽头连接所述钳位二极管D1的正极，所述钳位二极管D1的负极连接所述钳位二极管D2的正极、以及钳位电容Cc的一端；所述钳位二极管D2的负极连接输出电感L0的一端，所述输出电感L0的另一端连接输出的正母线；所述钳位电容Cc的另一端连接输出的负母线。

技术研发人员：孙磊,郭鑫,季金虎
受保护的技术使用者：北京机械设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15