專利名稱：變壓器帶兩路副邊的雙路雙管正激直流變換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變壓器帶兩路副邊的雙路雙管正激直流變換器，屬于功率變換 中的中大功率直流變換技術。
背景技術：
目前，大電流輸出型的直流變換器被應用到通信電源、制堿冶金工業(yè)和航天電 源系統(tǒng)等各個領域。為了提高變換器的效率和可靠性，針對大電流輸出型直流變換器的 拓撲和控制方法的研究有很多。雙路雙管正激變換器具有原邊開關管電壓應力低、不存在橋臂直通、可靠性高 等優(yōu)點，而且輸出實現(xiàn)交錯輸出，輸出等效占空比為輸入兩倍，同時減小了濾波電感體 積。但是在大功率和可靠性要求高的應用場合下，由于該電路是兩路輸入合成一路輸 出，副邊整流電流定額過大，器件的選取存在困難。本專利提出一種直流變換器的拓撲 結構——變壓器帶兩路副邊的雙路雙管正激直流變換器。它不但繼承了雙路雙管正激原 有的優(yōu)點，且因為變壓器帶兩路副邊從而減小了電流定額，為器件選取提供了方便。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在傳統(tǒng)的正激變換器的基礎上，結合直流變壓器的特點，提出一種新 型的正激拓撲方式，用以解決大功率高壓輸入低壓大電流輸出場合的功率變換問題。該變換器主電路的特征在于采用兩路正激變換器組合的結構，且每個正激變 換器的變壓器帶兩路副邊。組合結構如下其中兩路正激變換器的原邊并聯(lián)，兩個正激 變換器的對應副邊并聯(lián)，即不屬于同一個變壓器的對應副邊并聯(lián)，并且共用一路輸出濾 波電路(輸出濾波電感和電容)。每個正激變換器拓撲包括開關管、二極管、帶兩個副邊 的功率變壓器、輸出濾波電感、輸出濾波電容。本專利采用的兩路并聯(lián)輸出的直流變換器，使用隔離型直流變換器拓撲利用高 頻隔離變壓器實現(xiàn)隔離功能。這種大功率直流變換器的優(yōu)點是(1)該直流變壓器的拓撲特點是每個變換器中有兩路原邊并聯(lián)，且每路原邊變壓 器帶兩路副邊，減小副邊電流。并聯(lián)的兩路副邊共用一個輸出濾波電路(輸出濾波電感 和輸出濾波電容)，減小了系統(tǒng)的體積和重量；(2)直流變換器的兩路原邊在同一頻率下同步交錯并聯(lián)工作的設計思路減小了輸 入、輸出濾波器體積；(3)采用多路輸出的直流變換器增大了輸出電流，使得單路的電流定額減小，為 器件選取提供方便。因此該結構的直流變換器非常適用于大電流輸出型場合和器件選取 電流受限的情況；


圖1是本發(fā)明電路拓撲結構示意圖。
圖2是變換器的控制電路的控制框圖。圖3是電路交錯工作時輸出電流的波形圖。圖1——圖4的主要符號名稱(l)Um，Udc, udc, Uref~分別為輸入電壓，輸出 電壓，輸出端的電壓采樣，輸出電壓調節(jié)器的基準電壓。(2):^，Im——直流變換器中流 過電感的電流采樣，輸出電感Lfl上的電流。(3)Q1; Qr , Q2, Q2,——分別為直流變換 器的原邊開關管。(^D1-D4——分別為直流變換器的原邊的續(xù)流二極管。(5)D5_D8—— 分別為直流變換器的副邊整流二極管。(6) D9-Dltl——分別為直流變換器的副邊電路的續(xù) 流二極管。(T)Lfl-Lf2——分別為直流變換器的副邊濾波電感⑶Cfl-Cf2——分別為直流變 換器的輸出電容(9)T1-T2——為鐵基非晶隔離變壓器。
具體實施例方式變壓器帶兩路副邊的雙路雙管正激直流變換器的主電路如圖1所示，采用兩個 分別帶兩路副邊的正激變換器的組合結構，即每個正激電路的變壓器帶兩個副邊，其中 兩路正激變換器原邊并聯(lián)，兩個正激變換器的對應副邊并聯(lián)(即不屬于同一個變壓器的 對應副邊并聯(lián))，并且共用一路輸出濾波電路(輸出濾波電感和電容)。具體的主電路拓撲如圖1所示。主體上由兩個帶兩路副邊的正激變換器組成， 兩路原邊并聯(lián)，兩路副邊交錯并聯(lián)，共用一路輸出濾波電路。其中每個雙管正激模塊分 別包含兩個開關管、兩個原邊續(xù)流二極管、一個帶兩個副邊的變壓器、兩個副邊整流二 極管、一個副邊續(xù)流二極管、一個輸出濾波電感和一個輸出電容。其連接方式為開關 管Q1的漏極與二極管D1的陽極相連，源極與輸入直流電源Um的負端輸出端相連，二級 管D1的陰極與輸入直流電源Um的正輸出端相連，同樣的，開關管Q1，的源極與二極管 D2的陰極相連，漏極與輸入直流電源Um的正端輸出端相連，二級管D2的陽極與輸入直 流電源Um的負輸出端相連；從Q1的漏極與Q1，的源極引出變壓器T1;同理開關管仏的 漏極與二極管D3的陽極相連，源極與輸入直流電源Um的負端輸出端相連，二級管D3的 陰極與輸入直流電源Um的正輸出端相連，開關管Q2，的源極與二極管D4的陰極相連，漏 極與輸入直流電源Uin的正端輸出端相連，二級管D4的陽極與輸入直流電源Um的負輸出 端相連；從Q2的漏極與Q2，的源極引出變壓器T2; T1,乃各帶兩路副邊，乃變壓器副 邊同名端(同名端如圖所示)各連接副邊整流二極管D5, D6的陽極，T2變壓器副邊同名 端(同名端如圖所示)各連接副邊整流二極管D7, D8的陽極，四個副邊的異名端連接在 一起；D5與D7的陰極連接在一起(即實現(xiàn)交錯并聯(lián))，D9的陽極與副邊異名端相連，陰 極與D5和D7的陰極相連；同理，D6與D8陰極連接在一起，Dltl的陽極與副邊異名端相 連，陰極與D6和D8的陰極相連；Lfl的兩端分別與輸出直流電壓的正端和D5, D7, D9的 陰極相連，Cfl連接在輸出電壓兩端；Lf2的兩端分別與輸出直流電壓的正端和D6, D8, Dltl的陰極相連，(^連接在輸出電壓兩端；兩個正激變換器之間為副邊直流電壓輸出并 聯(lián)。變換器中的兩路正激變換器交錯工作即(Q1, Qr )與(Q2，Q2，)的控制信號相 差180°。多路輸出大電流輸出型直流變換器采用雙環(huán)控制方案。雙閉環(huán)控制方案的控 制框圖如圖2所示輸出端基準電壓Uref連接到電壓環(huán)調節(jié)器的同相輸入端，輸出端的采 樣電壓U。接在電壓環(huán)調節(jié)器的反相輸入端，電壓環(huán)調節(jié)器的輸出與輸出濾波電感電流采樣^分別接入電流內環(huán)調節(jié)器的同相輸入端和反相輸入端。電流內環(huán)調節(jié)器的輸出與經 同步信號調節(jié)后的三角波載波交截產生PWM波，該PWM波控制直流變換器模的開關管 (Q1, Q1,),調節(jié)輸出電壓，同理另一路正激電路的開關管(Q2，Q2,)也如此控制，不 再熬述。實際工作中，可以將兩路驅動用一個驅動芯片完成，如3525，即可實現(xiàn)所需功 能。 當兩路雙管正激電路交錯工作時，(Q1, Q1,)與(Q2，Q2,)的驅動相差180°， 由于副邊特定的交錯連接方式，從而可以實現(xiàn)副邊輸出等效占空比為輸入的兩倍的效 果。如圖3所示，分別為(Q1, Qr )，(Q2, Q2,)以及輸出電流的波形，可以看出輸出 電流的頻率提高一倍，從而可以減小輸出電感的體積，等效輸出占空比也提高了一倍。
權利要求
1.一種變壓器帶兩路副邊的雙路雙管正激直流變換器，變換器由兩個分別帶兩路副 邊的正激變換器組合而成，兩個變換器原邊并聯(lián)，原邊特征為每個正激變換器的變壓器 各帶兩路副邊。
2 一種變壓器帶兩路副邊的雙路雙管正激直流變換器，副邊連接方式為兩個正 激變換器的對應副邊并聯(lián)即不屬于同一個變壓器的對應副邊并聯(lián)，降低了單路電流的定 額，由于特定的組合方式實現(xiàn)了交錯并聯(lián)輸出。
全文摘要
在大電流輸出場合中，傳統(tǒng)雙路雙管正激變換器的副邊整流二極管與續(xù)流二極管承受的電流大，在器件選取上存在困難。本發(fā)明提出一種應用于大電流輸出型大功率雙管正激直流變換器，從而解決了副邊單路電流定額過大，器件選取困難的問題。其電路特征如下主電路為兩個每路原邊變壓器帶兩路副邊的雙管正激變換器在原邊并聯(lián)，而副邊采用交錯并聯(lián)即兩路變壓器對應副邊相連的結構，降低了副邊的電流定額。
文檔編號H02M3/338GK102013809SQ20101061274
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日2010年12月30日
發(fā)明者周峰, 朱琦, 王慧貞 申請人:南京航空航天大學