專(zhuān)利名稱(chēng)：二極管并聯(lián)的自動(dòng)均流技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在大電流變換器拓?fù)涠鄠€(gè)二極管并聯(lián)情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流的方 法，屬于功率變換中的中大功率直流技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，大電流大電壓輸出型的直流變換器被應(yīng)用到通信電源、制堿冶金工業(yè)和航 天電源系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域。為了提高變換器的效率和可靠性，針對(duì)大電流輸出型直流變換器 的拓?fù)渚鲉?wèn)題的研究有很多。受半導(dǎo)體工藝和器件制造技術(shù)的限制，單個(gè)二極管的耐壓和耐流水平已很難再有 突破，因此如何在現(xiàn)有的器件容量等級(jí)上，進(jìn)一步擴(kuò)大電路的容量，成為了一個(gè)重要課題。 在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，常常使用多個(gè)二極管并聯(lián)分流的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電流容量的擴(kuò)大。這同時(shí) 帶來(lái)個(gè)了并聯(lián)支路的電流平衡即均流問(wèn)題，這往往會(huì)影響電路的參數(shù)設(shè)計(jì)，也是在實(shí)驗(yàn)中 器件經(jīng)常損壞的一個(gè)重要原因，如何簡(jiǎn)單有效的解決均流問(wèn)題是非常有實(shí)際意義的，也是 目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)和大功率大電流下提高輸出功率的技術(shù)點(diǎn)。原有的解決均流問(wèn)題的方法都很復(fù)雜，對(duì)電路設(shè)計(jì)的要求增大，直接并聯(lián)的方式 導(dǎo)致電路安全性、穩(wěn)定性有所降低。本專(zhuān)利提出一種大電流變換器拓?fù)渲卸鄠€(gè)二極管并聯(lián) 的自動(dòng)均流的方法，對(duì)原電路的改動(dòng)不大，因此參數(shù)設(shè)計(jì)幾乎沒(méi)有影響，體積小，成本低，設(shè) 計(jì)簡(jiǎn)單，適用于多種電路拓?fù)涠O管并聯(lián)分流情況下的均流問(wèn)題的解決，提高了變換器的
可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在傳統(tǒng)的變換器存在多個(gè)二極管并聯(lián)分流時(shí)存在各分流支路電流不平 衡的問(wèn)題，提出一種大電流變換器拓?fù)渲卸鄠€(gè)二極管并聯(lián)的自動(dòng)均流的方法，用以解決大 功率高開(kāi)關(guān)頻率，大電流大電壓輸出場(chǎng)合的均流問(wèn)題。該自動(dòng)均流方法的特征在于采用了兩個(gè)二極管和一條帶阻的感性連接線(xiàn)為一個(gè) 組合的分流支路。組合結(jié)構(gòu)如下其中一個(gè)二極管為主二極管，其耐流符合分流后支路的最 大電流值，輔助二極管兩端用帶阻的感性連接線(xiàn)相連，該η條聯(lián)接線(xiàn)長(zhǎng)度一樣，安裝方式也 一樣，完成主二極管動(dòng)、靜態(tài)時(shí)(開(kāi)關(guān)的瞬間、導(dǎo)通時(shí)間)的均流。輔助二極管用于箝位主 二極管關(guān)斷時(shí)感性連接線(xiàn)引起的電壓尖峰。本專(zhuān)利采用的是每個(gè)并聯(lián)二極管前串聯(lián)一個(gè)二極管，并用帶阻的感性連接線(xiàn)將接 入電路的二極管兩端連接的組合。這種均流方法的優(yōu)點(diǎn)是(1)使得并聯(lián)分流的各支路的電流平衡，非常好的達(dá)到均流的目的；(2)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于移植到其他變化器拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)中；(3)元件少、成本低、可靠性高；


圖1是本發(fā)明運(yùn)用于BUCK電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1的主要符號(hào)名稱(chēng)=(I)Ui, U0——分別為輸入電壓，輸出電壓。(2)S「Sn——分 別為Buck電路的開(kāi)關(guān)管。(3)D「Dn——分別為Buck電路的續(xù)流二極管。⑷D11-Dln~分 別為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流的二極管。(S)L1-Ln~分別為感性連接線(xiàn)。(6)L——為Buck電路的濾 波電感(7)C——為Buck電路的輸出電容。(η > 1)
圖2是本發(fā)明以5路并聯(lián)為例的saber軟件仿真結(jié)果波形。
圖2的主要符號(hào)名稱(chēng)(1) i (short. short9)——流過(guò)D1的電流。(2) i (short.
short8)-流過(guò) D2 的電流。(3) i (short, short 12)-流過(guò) D3 的電流。(4) i (short-
shortll)——流過(guò)D4的電流。(5) i (short, short 10)——流過(guò)D5的電流。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，主電路為BUCK電路，由于運(yùn)用于大電流場(chǎng)合，在原BUCK電路拓?fù)涞?基礎(chǔ)上分別采用了 η個(gè)功率晶體開(kāi)關(guān)管和η個(gè)續(xù)流二極管并聯(lián)分流(η > 1)，且每個(gè)續(xù)流二 極管由兩個(gè)二極管串聯(lián)而成，并用一根帶阻的感性導(dǎo)線(xiàn)將前一個(gè)小規(guī)格二極管的陰極和陽(yáng) 極相連。BUCK電路拓?fù)浒ㄩ_(kāi)關(guān)管、二極管、輸出濾波電感、輸出濾波電容。具體主電路拓?fù)淠K包含η個(gè)開(kāi)關(guān)管、η個(gè)原邊續(xù)流二極管、η個(gè)輔助二極管、η根 帶阻的感性連接線(xiàn)、一個(gè)輸出濾波電感和一個(gè)輸出濾波電容(η> 1)。其連接方式為開(kāi)關(guān) 管采用η個(gè)并聯(lián)的方式，利用相同的控制策略。開(kāi)關(guān)管S1的負(fù)極與二極管D11的陰極相連， 正極與輸入直流電源Ui的正端輸出端相連，二級(jí)管D1的陽(yáng)極與輸入直流電源Ui的負(fù)輸出端 相連，二級(jí)管D1的陰極和二極管D11的陽(yáng)極相連，二極管D11的陰極和陽(yáng)極由帶阻的感性導(dǎo) 線(xiàn)L1相連。D1和D11為一路續(xù)流二極管支路，其他η-1路連接方式相同，并聯(lián)作為續(xù)流二極 管部分。L的兩端分別與輸出直流電壓的正端和D11的陰極相連，C連接在輸出電壓兩端。電路工作情況(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)，電路正向?qū)?，輸入電壓通過(guò)濾波電容和濾 波電感加在輸出端，給負(fù)載供電。(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)，電感中的電流不能突變，感應(yīng)電勢(shì)反 號(hào)，迫使二極管導(dǎo)通，則有電感電流線(xiàn)性下降，與續(xù)流二極管組成導(dǎo)通支路，給負(fù)載供電。η 個(gè)續(xù)流二極管中的電流都相等，實(shí)現(xiàn)了均流。如圖2所示，是主電路有5個(gè)并聯(lián)支路(η = 5)電路拓?fù)涞姆抡娌ㄐ?，分別為流過(guò) 五個(gè)續(xù)流二極管的電流波形。從圖中可以看出流過(guò)五個(gè)續(xù)流二極管的電流波形全部相同， 到達(dá)了均流效果。
權(quán)利要求
1. 一種在大電流變換器拓?fù)涠鄠€(gè)二極管并聯(lián)情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流的方法，主電路為變 換器拓?fù)?，多個(gè)二極管并聯(lián)分流，主要特征為在每個(gè)并聯(lián)二極管前串聯(lián)一個(gè)二極管，并用帶 阻的感性連接線(xiàn)將接入電路的二極管兩端連接，用該組合來(lái)代替原本的一個(gè)二極管。
全文摘要
在大電流工作場(chǎng)合中，變換器中的二極管承受的電流大，開(kāi)關(guān)頻率高的時(shí)候，器件容易發(fā)生故障，因此常采用并聯(lián)多個(gè)二極管達(dá)到擴(kuò)大電流容量的目的。由于二極管的負(fù)溫度特性，僅僅通過(guò)簡(jiǎn)單的并聯(lián)方式還不能完全保證整個(gè)擴(kuò)展后的電源系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作。存在一個(gè)二極管均流的問(wèn)題，而解決方法的不同，對(duì)整個(gè)電源擴(kuò)展系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性都有很大的影響。本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于大電流變換器拓?fù)涠鄠€(gè)二極管并聯(lián)情況下均流問(wèn)題的解決方法，在各個(gè)并聯(lián)二極管前串聯(lián)一個(gè)二極管，并用帶阻的感性連接線(xiàn)將串入二極管兩端連接，從而達(dá)到自動(dòng)均流的效果，解決了各個(gè)并聯(lián)二極管電流不平衡的問(wèn)題。其電路特征如下主電路為變換器拓?fù)?，多個(gè)二極管并聯(lián)分流，主要特征為每個(gè)二極管前串聯(lián)一個(gè)兩端用帶阻的感性導(dǎo)線(xiàn)連接的二極管來(lái)代替原本的一個(gè)二極管。
文檔編號(hào)H02M3/08GK102064689SQ20101061275
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者朱琦, 王慧貞 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)