一种IPOS移相全桥电路及开关变换器的制作方法

本发明涉及开关电源，尤其涉及一种ipos移相全桥电路及开关变换器。

背景技术：

1、提高开关变换器的开关频率是提高变换器功率密度的有效途径。然而对于硬件开关变换器而言，开关频率的增加意味着开关损耗的增加。

2、移相全桥（psfb，phase shifting full bridge）零电压开关（zvs，zero voltageswitch）变换器由于其可以利用原边谐振电感与开关管的寄生电容谐振来实现开关管的zvs和诸多优点使其在中大功率场合应用广泛。然而当变换器的负载较轻或原边谐振电感较小时，其滞后桥臂开关管较难实现zvs。

3、当psfb变换器应用于大功率高电压增益的场合时，其原边开关管和副边整流二极管将承受很大的电流电压应力。多个基本变换器模块的串并联组合是扩展功率容量的一种有效措施。多个基本psfb变换器模块经过输入并联输出串联（ipos，input paralleloutput series）不仅可以实现功率扩展和较高的输出电压增益，而且可以有效降低原边开关管的电流应力和副边整流二极管的电压应力。然而在ipos psfb变换器中单个psfb变换器子模块仍然具备轻载时滞后桥臂软开关实现困难的缺点。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种ipos移相全桥电路及开关变换器，用以解决现有ipospsfb变换器轻载时滞后桥臂软开关实现困难的技术问题。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种ipos移相全桥电路，包括第一原边桥式电路、第二原边桥式电路、逆变电路、整流电路、第一变压器、第二变压器和辅助电路；

3、其中，所述第一原边桥式电路的输入端与所述第二原边桥式电路的输入端并联，所述第一原边桥式电路的输出端通过所述第一变压器与所述逆变电路的输入端连接，所述第二原边桥式电路的输出端通过所述第二变压器与所述整流电路的输入端连接，所述逆变电路的输出端与所述整流电路的输出端串联，所述第一原边桥式电路的输出端通过所述辅助电路与所述第二原边桥式电路的输出端连接；

4、所述辅助电路用于存储能量以及与所述第一原边桥式电路和所述第二原边桥式电路中开关管的寄生电容进行谐振。

5、可选的，所述第一原边桥式电路包括第一至第四开关管、第一谐振电感和第一隔直电容；

6、其中，第一开关管的集电极和第二开关管的集电极与外部电源的电源电压正输出端以及所述外部电源的电源电容的第一端连接，所述第一开关管的发射极与第三开关管的集电极以及所述第一谐振电感的第一端连接，所述第一谐振电感的第二端与所述第一变压器的原边正极连接，所述第二开关管的发射极与第四开关管的集电极以及所述第一隔直电容的第一端连接，所述第一隔直电容的第二端与所述第一变压器的原边负极以及所述辅助电路连接，所述第三开关管的发射极和所述第四开关管的发射极与电源电压负输出端以及所述电源电容的第二端连接。

7、可选的，所述第二原边桥式电路包括第五至第八开关管、第二谐振电感和第二隔直电容；

8、其中，第五开关管的集电极和第六开关管的集电极与所述电源电压正输出端以及所述电源电容的第一端连接，所述第五开关管的发射极与第七开关管的集电极以及所述第二谐振电感的第一端连接，所述第二谐振电感的第二端与所述第二变压器的原边正极连接，所述第六开关管的发射极与第八开关管的集电极以及所述第二隔直电容的第一端连接，所述第二隔直电容的第二端与所述第二变压器的原边负极以及所述辅助电路连接，所述第七开关管的发射极和所述第八开关管的发射极与所述电源电压负输出端以及所述电源电容的第二端连接。

9、可选的，所述逆变电路包括第一至第四整流二极管、第一滤波电感和第一滤波电容；

10、其中，第一整流二极管的阳极和第三整流二极管的阴极与所述第一变压器的副边正极连接，第二整流二极管的阳极和第四整流二极管的阴极与所述第一变压器的副边负极连接，所述第一整流二极管的阴极和所述第二整流二极管的阴极与所述第一滤波电感的第一端连接，所述第一滤波电感的第二端与所述第一滤波电容的第一端以及负载连接，所述第三整流二极管的阳极、所述第四整流二极管的阳极以及所述第一滤波电容的第二端与所述整流电路的正输出端连接。

11、可选的，所述整流电路包括第五至第八整流二极管、第二滤波电感和第二滤波电容；

12、其中，第五整流二极管的阳极和第七整流二极管的阴极与所述第二变压器的副边正极连接，第六整流二极管的阳极和第八整流二极管的阴极与所述第二变压器的副边负极连接，所述第五整流二极管的阴极和所述第六整流二极管的阴极与所述第二滤波电感的第一端连接，所述第二滤波电感的第二端与所述第二滤波电容的第一端以及所述逆变电路的输出端连接，所述第七整流二极管的阳极、所述第八整流二极管的阳极以及所述第二滤波电容的第二端与负载连接。

13、可选的，所述辅助电路包括辅助电感和辅助电容；

14、其中，所述辅助电感的第一端与所述第一原边桥式电路的输出端连接，所述辅助电感的第二端与所述辅助电容的第一端连接，所述辅助电容的第二端与所述第二原边桥式电路的输出端连接。

15、可选的，所述辅助电感应当满足如下条件：

16、

17、其中，为辅助电感、为开关周期、为开关管寄生电容。

18、可选的，所述ipos移相全桥电路的死区时间应当满足如下条件：

19、

20、其中，为死区时间，为辅助电感、为开关周期、为开关管寄生电容。

21、可选的，所述辅助电容应当满足如下条件：

22、

23、其中，为辅助电容、为辅助电感、为开关周期。

24、进一步的，本发明实施例还提供一种ipos移相全桥开关变换器，包括上述的ipos移相全桥电路。

25、本发明的有益效果是：本发明提供的ipos移相全桥电路包括第一原边桥式电路、第二原边桥式电路、逆变电路、整流电路、第一变压器、第二变压器和辅助电路；其中，第一原边桥式电路的输入端与第二原边桥式电路的输入端并联，第一原边桥式电路的输出端通过第一变压器与逆变电路的输入端连接，第二原边桥式电路的输出端通过第二变压器与整流电路的输入端连接，逆变电路的输出端与整流电路的输出端串联，第一原边桥式电路的输出端通过辅助电路与第二原边桥式电路的输出端连接；辅助电路用于存储能量以及与第一原边桥式电路和第二原边桥式电路中开关管的寄生电容进行谐振。本发明通过辅助电路在第一原边桥式电路和第二原边桥式电路交互时获取能量，并与第一原边桥式电路和第二原边桥式电路中滞后桥臂开关管的寄生电容进行谐振，为滞后桥臂的零电压开关提供能量，使得滞后桥臂的零电压开关实现取决于辅助电路获取的能量，而无需考虑负载大小，解决了现有ipos psfb变换器轻载时滞后桥臂软开关实现困难的技术问题。

技术特征：

1.一种ipos移相全桥电路，其特征在于，包括第一原边桥式电路、第二原边桥式电路、逆变电路、整流电路、第一变压器、第二变压器和辅助电路；

2.根据权利要求1所述的ipos移相全桥电路，其特征在于，所述第一原边桥式电路包括第一至第四开关管、第一谐振电感和第一隔直电容；

3.根据权利要求2所述的ipos移相全桥电路，其特征在于，所述第二原边桥式电路包括第五至第八开关管、第二谐振电感和第二隔直电容；

4.根据权利要求3所述的ipos移相全桥电路，其特征在于，所述逆变电路包括第一至第四整流二极管、第一滤波电感和第一滤波电容；

5.根据权利要求4所述的ipos移相全桥电路，其特征在于，所述整流电路包括第五至第八整流二极管、第二滤波电感和第二滤波电容；

6.根据权利要求5所述的ipos移相全桥电路，其特征在于，所述辅助电路包括辅助电感和辅助电容；

7.根据权利要求6所述的ipos移相全桥电路，其特征在于，所述辅助电感应当满足如下条件：

8.根据权利要求7所述的ipos移相全桥电路，其特征在于，所述ipos移相全桥电路的死区时间应当满足如下条件：

9.根据权利要求8所述的ipos移相全桥电路，其特征在于，所述辅助电容应当满足如下条件：

10.一种ipos移相全桥开关变换器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的ipos移相全桥电路。

技术总结
本发明涉及一种IPOS移相全桥电路及开关变换器，该电路包括第一原边桥式电路、第二原边桥式电路、逆变电路、整流电路、第一变压器、第二变压器和辅助电路。本发明通过辅助电路在第一原边桥式电路和第二原边桥式电路交互时获取能量，并与第一原边桥式电路和第二原边桥式电路中滞后桥臂开关管的寄生电容进行谐振，为滞后桥臂的零电压开关提供能量，使得滞后桥臂的零电压开关实现取决于辅助电路获取的能量，而无需考虑负载大小，解决了现有IPOS PSFB变换器轻载时滞后桥臂软开关实现困难的技术问题。

技术研发人员：徐应年,蔡厚军,孙飞,赵勇兵,段双意,伍豪
受保护的技术使用者：武汉海德博创科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15