适用于轻空载工作状态的倍流整流电路及直流变换器

本发明涉及电力电子的，更具体地，涉及一种适用于轻空载工作状态的倍流整流电路及直流变换器。

背景技术：

1、在低压大电流输出的硬开关半桥及全桥、软开关全桥移相式、非对称半桥等dc-dc变换器中，次级整流电路多采用图1和图2所示的传统倍流整流电路(current doublerectifier，cdr)代替全波整流电路，以获得更高的性价比，其中，图1为采用二极管d1和二极管d2共阴极连接方式的倍流整流电路，图2为采用二极管d1和d2二极管共阳极连接方式的倍流整流电路。采用倍流整流电路代替全波整流电路的方式，可减小输出电压纹波，在相同输出电压纹波下，降低次级整流电路中输出滤波电容的容量。

2、然而，传统倍流整流电路在轻载或空载工作状态时，当负载小于某一特定值后，输出滤波电感l1或输出滤波电感l2会出现电流倒灌现象，使输出电压uo出现异常波动，并影响dc-dc变换器的效率，限制了倍流整流电路的应用场合，如在蓄电池充电时，出现电流倒灌，会对蓄电池造成损伤。

技术实现思路

1、为解决传统倍流整流电路在轻载或空载工作状态时，发生的电流倒灌问题，本发明提出一种适用于轻空载工作状态的倍流整流电路，避免轻空载工作状态下的电流倒灌现象，对负载适应能力强，还提出一种直流变换器，应用于多种充电变换场合。

2、为解决上述问题，本技术采用的技术方案为：

3、第一方面，本发明提出一种适用于轻空载工作状态的倍流整流电路，包括：初级侧桥式电路、变压器及次级整流电路，所述初级侧桥式电路的输出端连接变压器的一次侧绕组，所述次级整流电路包括整流单元及次级整流输出滤波单元，变压器的二次侧绕组与整流单元、次级整流输出滤波单元依次相连；所述变压器的二次侧绕组上设有中间抽头，所述中间抽头作为二次侧绕组的引出端子，与次级整流输出滤波单元相连。

4、优选地，所述初级侧桥式电路为硬开关全桥dc-dc变换器电路、软开关全桥移相式dc-dc变换器电路或非对称半桥dc-dc变换器电路。

5、优选地，所述初级侧桥式电路包括：第一输入电容c1、第二输入电容c2、第一开关管q1、第二开关管q2、第三输入电容c3，输入电压u1n的正极分别连接第一输入电容c1的一端及第一开关管q1的漏极，第一输入电容c1的另一端连接第二输入电容c2的一端，第二输入电容c2的另一端连接输入电压u1n的负极；第一开关管q1的源极连接第三输入电容c3的一端及第二开关管q2的漏极，第三输入电容c3的另一端连接变压器的一次侧绕组的一端，变压器的一次侧绕组的另一端连接于第一输入电容c1和第二输入电容c2之间，第二开关管q2的源极连接输入电压u1n的负极。

6、优选地，所述中间抽头将变压器的二次侧绕组分为二次侧上绕组和二次侧下绕组，所述中间抽头为二次侧上绕组与所述二次侧下绕组的公共端。

7、通过以上技术手段，中间抽头将变压器二次侧绕组分为二次侧上绕组和二次侧下绕组，在低压输出状态下，可以使得二次侧绕组的匝数降低，但不增加成本。

8、优选地，所述整流单元包括第一整流二极管d1和第二整流二极管d2，所述次级整流输出滤波单元包括续流二极管d3、续流二极管d4、输出滤波电感l1、输出滤波电感l2、输出电阻rl、输出滤波电容co；第一整流二极管d1、第二整流二极管d2、续流二极管d3、续流二极管d4为共阴极连接方式，所述二次侧上绕组的上端连接第一整流二极管d1的阳极，第一整流二极管d1的阴极分别连接续流二极管d3的阴极与输出滤波电感l1的一端，输出滤波电感l1的另一端分别连接输出电阻rl的一端、输出滤波电容co的一端及输出滤波电感l2的一端，输出电阻rl的另一端、输出滤波电容co的另一端均连接续流二极管d3的阳极，续流二极管d3的阳极连接二次侧上绕组的下端，二次侧上绕组的下端为中间抽头，输出电阻rl的另一端、输出滤波电容co的另一端相连后还接地；

9、所述二次侧下绕组的上端连接续流二极管d4的阳极，二次侧下绕组的上端为中间抽头，输出电阻rl的另一端、输出滤波电容co的另一端也均连接续流二极管d4的阳极，所述二次侧下绕组的下端连接第二整流二极管d2的阳极，第二整流二极管d2的阴极分别连接续流二极管d4的阴极及输出滤波电感l2的另一端。

10、优选地，所述整流单元包括第一整流二极管d1和第二整流二极管d2，所述次级整流输出滤波单元包括续流二极管d3、续流二极管d4、输出滤波电感l1、输出滤波电感l2、输出电阻rl、输出滤波电容co；第一整流二极管d1、第二整流二极管d2、续流二极管d3、续流二极管d4为共阳极连接方式，所述二次侧上绕组的上端连接第二整流二极管d2的阴极，第一整流二极管d1的阳极分别连接续流二极管d4的阳极与输出滤波电感l2的一端，输出滤波电感l2的另一端分别连接输出电阻rl的一端、输出滤波电容co的一端及输出滤波电感l1的一端，输出电阻rl的另一端、输出滤波电容co的另一端均连接续流二极管d4的阴极，续流二极管d4的阴极连接二次侧上绕组的下端，二次侧上绕组的下端为中间抽头，输出电阻rl的一端、输出滤波电容co的一端相连后还接地；

11、所述二次侧下绕组的上端连接续流二极管d3的阴极，二次侧下绕组的上端为中间抽头，输出电阻rl的另一端、输出滤波电容co的另一端也均连接续流二极管d3的阴极，所述二次侧下绕组的下端连接第一整流二极管d1的阴极，第一整流二极管d1的阳极分别连接续流二极管d3的阴极及输出滤波电感l1的另一端。

12、优选地，在第一开关管q1导通、第二开关管q2截止时，二次侧上绕组的感应电压及二次侧下绕组的感应电压极性均为：上端为正，下端为负，第一整流二极管d1及续流二极管d4均导通，而第二整流二极管d2及续流二极管d3均截止，输出滤波电感l1储存能量，输出滤波电感l2释放能量，在输出滤波电感l2完全释放能量后，续流二极管d4截止反偏；

13、在第一开关管q1截止、第二开关管q2导通时，二次侧上绕组的感应电压及二次侧下绕组的感应电压极性均为：下端为正，上端为负，第二整流二极管d2及续流二极管d3均导通，而第一整流二极管d1及续流二极管d4均截止，输出滤波电感l1释放能量，而输出滤波电感l2储存能量，在输出滤波电感l1完全释放能量后，续流二极管d3截止反偏；

14、在第一开关管q1、第二开关管q2均截止时，二次侧上绕组的感应电压及二次侧下绕组的感应电压均为0，输出滤波电感l1与输出滤波电感l2均释放能量，续流二极管d3和续流二极管d4同时均导通。

15、通过上述技术手段，在第一整流二极管d1、第二整流二极管d2、续流二极管d3、续流二极管d4为共阴极连接方式下，考虑第一开关管q1、第二开关管q2的导通截止状态，当倍流整流电路工作于轻空载状态，在输出滤波电感完全释放能量后，续流二极管截止反偏，阻止了输出滤波电感上的反向流动，避免电流倒灌现象发生。

16、优选地，在第一开关管q1导通、第二开关管q2截止时，二次侧上绕组的感应电压及二次侧下绕组的感应电压极性均为：上端为正，下端为负，第一整流二极管d1及续流二极管d4均导通，而第二整流二极管d2及续流二极管d3均截止，输出滤波电感l1储存能量，输出滤波电感l2释放能量，在输出滤波电感l2完全释放能量后，续流二极管d4截止反偏；

17、在第一开关管q1截止、第二开关管q2导通时，二次侧上绕组的感应电压及二次侧下绕组的感应电压极性均为：下端为正，上端为负，第二整流二极管d2及续流二极管d3均导通，而第一整流二极管d1及续流二极管d4均截止，输出滤波电感l1释放能量，而输出滤波电感l2储存能量，在输出滤波电感l1完全释放能量后，续流二极管d3截止反偏；

18、在第一开关管q1、第二开关管q2均截止时，二次侧上绕组的感应电压及二次侧下绕组的感应电压均为0，输出滤波电感l1与输出滤波电感l2均释放能量，续流二极管d3和续流二极管d4同时均导通。

19、通过上述技术手段，在第一整流二极管d1、第二整流二极管d2、续流二极管d3、续流二极管d4为共阳极连接方式下，考虑第一开关管q1、第二开关管q2的导通截止状态，当倍流整流电路工作于轻空载状态，在输出滤波电感完全释放能量后，续流二极管截止反偏，阻止了输出滤波电感上的反向流动，避免电流倒灌现象发生。

20、优选地，以低导通电阻的n沟道功率mos管替换第一整流二极管d1和第二整流二极管d2，降低倍流整流电路的损耗。

21、第二方面，本发明提出一种直流变换器，所述直流变换器包括所述的适用于轻空载工作状态的倍流整流电路。

22、与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

23、本发明提出一种适用于轻空载工作状态的倍流整流电路及直流变换器，在次级整流电路中增加整流单元，以配合次级整流输出滤波单元的能量释放，阻止次级整流输出滤波单元中电流的反向流动，避免电流倒灌。