一种准谐振软开关推挽变换器及其工作方法与流程

本发明涉及推挽变换器，尤其是涉及一种准谐振软开关推挽变换器及其工作方法。

背景技术：

1、由低压蓄电池组、燃料电池组等电源进行供电的逆变电源系统中，通常采用两级串联电路结构，前级为dc-dc隔离升压电路，将低电池电压转换为恒定的高压直流母线电压，后级为dc-ac变换器，将高压直流母线电压转换成220vac或110vac的市电电压。在这些系统中，有限的电池储能容量对系统的效率提出了更高的要求，较高的转换效率，能够使整体系统的续航时间得到质的提升。

2、传统的占空比控制推挽变换器在开关管的导通和关断的瞬间，开关管内流经了过大的电流应力，导致开关管本体会产生过大的开关损耗，致使开关管产生大量的热量，从而效率偏低。即使是小功率的应用，电池的电流也将达到电池电压的好几倍，因为电路损耗大多在前级电路上，因此研究如何改善前级电路的转换效率显得尤为非常重要。

技术实现思路

1、本发明提供一种准谐振软开关推挽变换器及其工作方法，实现了开关管开启的时候电流应力为零，关断时电流应力为零，能够实现最大程度减少开关管的开关损耗，从而提高电源产品的转换效率。

2、本说明书实施例一方面提供了一种准谐振软开关推挽变换器，包括：

3、半桥推挽变换电路，用于将低压直流电源信号转换为高频低压脉冲电源信号；

4、高频变压器，其一次侧与所述半桥推挽变换电路连接，以将所述高频低压脉冲电源信号进行等匝比放大为高频高压脉冲电源信号；

5、lc谐振电路，与所述高频变压器的二次侧的一端连接；

6、整流滤波电路，与所述lc谐振电路和高频变压器的二次侧的另一端连接，以将所述高频高压脉冲电源信号转换为平滑的高压直流电源信号；

7、其中，所述lc谐振电路与所述整流滤波电路构成谐振回路，以使电路电流转换为正弦谐振电流。

8、本说明书的一些实施例中，准谐振软开关推挽变换器还包括：

9、放大器，与所述半桥推挽变换电路连接，以对高频低压脉冲电源的电流信号进行放大，得到放大之后的电流采样信号；

10、采样放大模块，与所述放大器连接，以对所述电流采样信号进行采集，得到采集信号；

11、处理器，与所述采样放大模块连接，以获取采集信号，处理器根据采集信号判断当前的高频低压脉冲电源的电流是否超过设定阈值，以此来限制过大的电流应力。

12、本说明书的一些实施例中，所述半桥推挽变换电路包括电源p1、开关管s1、开关管s2、电容c i和电阻r1,所述电阻r1的一端与电源p1的负极连接，所述电阻r1的另一端与所述电容c i的一端、开关管s1的输出端和开关管s2的输出端连接，所述电源p1的正极与所述电容c i的另一端和高频变压器的一次侧的中点连接，所述开关管s1的输入端与所述高频变压器的一次侧的中点两侧中的一端连接，所述开关管s2的输入端与所述高频变压器的一次侧的中点两侧中的另一端连接，所述开关管s1的控制端和开关管s2的控制端均用于与控制芯片连接，所述放大器并联在所述电阻r1的两侧，以接收并监测所述高频低压脉冲电源的电流信号。

13、本说明书的一些实施例中，所述lc谐振电路包括电感lr和电容cr，所述电感lr的一端与所述高频变压器的一次侧的一端连接，所述电感lr的另一端与所述电容cr的一端连接，所述电容cr的另一端与所述整流滤波电路连接。

14、本说明书的一些实施例中，所述整流滤波电路包括二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、电容cb和负载rl，所述二极管d1的正极与所述二极管d4的负极和电容cr的另一端连接，所述二极管d2的正极与所述二极管d3的负极和高频变压器的二次侧的另一端连接，所述二极管d1的负极与所述二极管d2的负极、电容cb的一端和负载rl的一端连接后外接电压端vbus，所述二极管d4的正极与所述二极管d3的正极、电容cb的另一端和负载rl的另一端连接后接地。

15、本说明书的一些实施例中，所述开关管s1和开关管s2为三极管(也称双极性晶体管)或mosfet管(也称绝缘栅场效应管)或i gbt管(也称绝缘栅双极性晶体管)。

16、本说明书实施例另一方面提供了一种准谐振软开关推挽变换器的工作方法，通过上述中任一项所述的准谐振软开关推挽变换器实现；

17、通过半桥推挽变换电路将低压直流电源信号转换为高频低压脉冲电源信号；

18、通过高频变压器将所述高频低压脉冲电源信号进行等匝比放大为高频高压脉冲电源信号；

19、通过lc谐振电路和整流滤波电路将所述高频高压脉冲电源信号转换为平滑的高压直流电源信号。

20、本说明书的一些实施例中，通过控制开关管s1和开关管s2两者的导通或截止，以使所述lc谐振电路的谐振周期小于半桥推挽变换电路的推挽开关电源的控制周期。

21、本说明书实施例至少可以实现以下有益效果：

22、通过半桥推挽变换电路将低压直流电源信号转换为高频低压脉冲电源信号；通过高频变压器将所述高频低压脉冲电源信号进行等匝比放大为高频高压脉冲电源信号；通过lc谐振电路和整流滤波电路将所述高频高压脉冲电源信号转换为平滑的高压直流电源信号；实现了开关管的零电流关断及零电流开通，减少了开关管的开关损耗，从而提高了推挽变换器的转化效率。

技术特征：

1.一种准谐振软开关推挽变换器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的准谐振软开关推挽变换器，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的准谐振软开关推挽变换器，其特征在于，所述半桥推挽变换电路包括电源p1、开关管s1、开关管s2、电容ci和电阻r1,所述电阻r1的一端与电源p1的负极连接，所述电阻r1的另一端与所述电容ci的一端、开关管s1的输出端和开关管s2的输出端连接，所述电源p1的正极与所述电容ci的另一端和高频变压器的一次侧的中点连接，所述开关管s1的输入端与所述高频变压器的一次侧的中点两侧中的一端连接，所述开关管s2的输入端与所述高频变压器的一次侧的中点两侧中的另一端连接，所述开关管s1的控制端和开关管s2的控制端均用于与控制芯片连接，所述放大器并联在所述电阻r1的两侧，以接收并监测所述高频低压脉冲电源的电流信号。

4.根据权利要求1所述的准谐振软开关推挽变换器，其特征在于，所述lc谐振电路包括电感lr和电容cr，所述电感lr的一端与所述高频变压器的一次侧的一端连接，所述电感lr的另一端与所述电容cr的一端连接，所述电容cr的另一端与所述整流滤波电路连接。

5.根据权利要求4所述的准谐振软开关推挽变换器，其特征在于，所述整流滤波电路包括二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、电容cb和负载rl，所述二极管d1的正极与所述二极管d4的负极和电容cr的另一端连接，所述二极管d2的正极与所述二极管d3的负极和高频变压器的二次侧的另一端连接，所述二极管d1的负极与所述二极管d2的负极、电容cb的一端和负载rl的一端连接后外接电压端vbus，所述二极管d4的正极与所述二极管d3的正极、电容cb的另一端和负载rl的另一端连接后接地。

6.根据权利要求2所述的准谐振软开关推挽变换器，其特征在于，所述开关管s1和开关管s2为三极管或mosfet管或igbt管。

7.一种准谐振软开关推挽变换器的工作方法，其特征在于，通过权利要求1至6中任一项所述的准谐振软开关推挽变换器实现；

8.根据权利要求7所述的准谐振软开关推挽变换器的工作方法，其特征在于，通过控制开关管s1和开关管s2两者的导通或截止，以使所述lc谐振电路的谐振周期小于半桥推挽变换电路的推挽开关电源的控制周期。

技术总结
本发明提供了一种准谐振软开关推挽变换器，包括：半桥推挽变换电路，用于将低压直流电源信号转换为高频低压脉冲电源信号；高频变压器，其一次侧与所述半桥推挽变换电路连接，以将所述高频低压脉冲电源信号进行等匝比放大为高频高压脉冲电源信号；LC谐振电路，与所述高频变压器的二次侧的一端连接；整流滤波电路，与所述LC谐振电路和高频变压器的二次侧的另一端连接，以将所述高频高压脉冲电源信号转换为平滑的高压直流电源信号。本发明实现了开关管开启的时候电流应力为零，关断时电流应力为零，能够实现最大程度减少开关管的开关损耗，从而提高电源产品的转换效率。

技术研发人员：傅昌龙,郭强,郑威,曾伟伟,杨永开,程平珍
受保护的技术使用者：重庆大江动力设备制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10