專利名稱：一種具有倍壓諧振能力的推挽變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于DC-DC (直流-直流)變換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有倍壓諧振能力的推挽變換器。
背景技術(shù)：
推挽變換器是升壓變換器中的可選方案之一，省去電感的推挽變壓器在成本和體積上都有明顯的改善，但是由于其電流斷續(xù)，常用于小功率等級的電路中，如車載逆變器的前級直流升壓電路。而此類推挽變換器由于沒有儲能的電感元件，不能通過控制開關(guān)管占空比有效調(diào)節(jié)能量平衡以改變輸出電壓，其電壓增益幾乎是靠變壓器匝比實現(xiàn)。較高的匝比使得變壓器體積增大，漏感增大，損耗加大，不利于變換器效率的提升。另外，由于副邊二極管在關(guān)斷時有一定電流流過，帶來了反向恢復(fù)的干擾，同時也增加了損耗。公開號為CN102111075A的中國發(fā)明專利提出了一種低壓輸入高壓輸出的DC-DC變換器，電路結(jié)構(gòu)如

圖1所示；其原邊電路為正激電路，包含兩組原邊變壓器繞組、兩個開關(guān)管和一個箝位電容；副邊電路為倍壓整流的諧振推挽電路，包含一組次級變壓器繞組、兩個二極管和三個電容，將全波整流一個橋臂上的兩個二極管替換成兩個電容以實現(xiàn)倍壓整流效果；但該結(jié)構(gòu)由于其原邊有一個開關(guān)管浮地不利于驅(qū)動電路的設(shè)計；公開號為CN102624245A的中國發(fā)明專利提出了一種小型化、輕量化的準諧振推挽變換器，電路結(jié)構(gòu)如圖2所示；其原邊電路包含兩組原邊變壓器繞組、兩個開關(guān)管和一個輸入濾波電容；副邊電路在開關(guān)Kl和K2截止時包含兩組次級變壓器繞組、四個二極管、兩個輸出濾波電感和三個電容，利用變壓器副邊等效漏感和并聯(lián)的諧振電容產(chǎn)生諧振以實現(xiàn)軟開關(guān)特性。但其輸出側(cè)需串聯(lián)濾波電感，且變壓器匝比較高，使得變換器體積增大；且副邊元器件數(shù)量較多不利于變換器的小型化和輕量化。圖3為現(xiàn)有技術(shù)省去副邊濾波電感的變換器結(jié)構(gòu)；此推挽變換器在原邊開關(guān)管SpS2都關(guān)斷時，副邊全波整流橋的二極管存在反向恢復(fù)問題；另外，由于省去了調(diào)節(jié)能量平衡的濾波電感，而且變壓器副邊等效漏感相對很小，所以此推挽變換器的增益幾乎全靠變壓器匝比實現(xiàn)，故需要很多的變壓器匝數(shù)，增大了變壓器體積、變壓器漏感，增加了損耗。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種具有倍壓諧振能力的推挽變換器，能夠減小器件體積成本的同時，提升變換器的效率?！N具有倍壓諧振能力的推挽變換器，包括原邊推挽電路，用于將直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓；隔離變壓器，用于對所述的交流電壓進行升壓，將能量從原邊傳遞到副邊，并起到電氣隔離作用，其原邊繞組中間抽頭；副邊倍壓電路，用于對升壓后的交流電壓進行倍壓整流，產(chǎn)生直流輸出電壓；
副邊諧振電路，用于產(chǎn)生諧振以對所述的副邊倍壓電路實現(xiàn)軟開關(guān)。優(yōu)選地，所述的原邊推挽電路包括一電解電容Cin和兩個開關(guān)管S1 S2 ;其中，電解電容Cin的正極與隔離變壓器原邊繞組的中間抽頭點相連，電解電容Cin的負極與開關(guān)管S1的源極和開關(guān)管S2的源極相連并接地，開關(guān)管S1的漏極與隔離變壓器原邊繞組的同名端相連，開關(guān)管S2的漏極與隔離變壓器原邊繞組的異名端相連，開關(guān)管S1和開關(guān)管S2的柵極均接收外部設(shè)備提供的開關(guān)控制信號，電解電容Cin的正負極兩端加載所述的直流輸入電壓；其作為推挽變換器的前級，能夠?qū)崿F(xiàn)電平轉(zhuǎn)換和能量傳輸，同時具有最少的元器件。所述的開關(guān)管S1的開關(guān)控制信號與開關(guān)管S2的開關(guān)控制信號相位互補。所述的開關(guān)管采用NMOS管。優(yōu)選地，所述的隔離變壓器原邊繞組的同名端至中間抽頭點的繞組匝數(shù)與中間抽頭點至異名端的繞組匝數(shù)相同；能夠保證變壓器的磁平衡，使得變壓器在傳輸能量的時候不會因為飽和而降低傳輸效率和影響推挽變換器的整體性能。優(yōu)選地，所述的副邊諧振電路包括一諧振電感和一諧振電容；其中，諧振電感的一端與隔離變壓器副邊繞組的同名端相連，諧振電感的另一端與諧振電容的一端相連，諧振電容的另一端與副邊倍壓電路相連；諧振電感與諧振電容構(gòu)成LC串聯(lián)諧振，通過選取合適的諧振參數(shù)，能夠使得副邊二極管零電流關(guān)斷，達到軟開關(guān)的效果，減小了電路的損耗。優(yōu)選地，所述的諧振電感為隔離變壓器副邊繞組的等效漏感；諧振電感由變壓器副邊的等效漏感來代替，從而節(jié)省了一個元器件，有利于變化器的小型化和輕量化，也降低了成本。優(yōu)選地，所述的副邊倍壓電路包括一電解電容Cwt —倍壓電容和兩個二極管D1 D2 ;其中，倍壓電容的一端與副邊諧振電路相連，倍壓電容的另一端與二極管D1的陰極和二極管D2的陽極相連，二極管D1的陽極與隔離變壓器副邊繞組的異名端和電解電容Cwt的負極相連，二極管D2的陰極與電解電容Cwt的正極相連，電解電容Crat正負極兩端的電壓即為所述的直流輸出電壓；副邊倍壓電路在變壓器升壓的基礎(chǔ)上又進一步提高了輸出電壓，使得在同等升壓比要求下變換器的變壓器的匝比可以減小一半，從而減小了變壓器的體積和重量，使得變換器小型化、輕量化。優(yōu)選地，所述的倍壓電容為所述的諧振電容；從而減少了一個元器件，降低了系統(tǒng)的體積成本。優(yōu)選地，所述的諧振電容的電容值滿足以下關(guān)系式:
權(quán)利要求
1.一種具有倍壓諧振能力的推挽變換器，其特征在于，包括:原邊推挽電路，用于將直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓；隔離變壓器，用于對所述的交流電壓進行升壓，其原邊繞組中間抽頭；副邊倍壓電路，用于對升壓后的交流電壓進行倍壓整流，產(chǎn)生直流輸出電壓；副邊諧振電路，用于產(chǎn)生諧振以對所述的副邊倍壓電路實現(xiàn)軟開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推挽變換器，其特征在于:所述的原邊推挽電路包括一電解電容Cin和兩個開關(guān)管S1 S2 ;其中，電解電容Cin的正極與隔離變壓器原邊繞組的中間抽頭點相連，電解電容Cin的負極與開關(guān)管S1的源極和開關(guān)管S2的源極相連并接地，開關(guān)管S1的漏極與隔離變壓器原邊繞組的同名端相連，開關(guān)管S2的漏極與隔離變壓器原邊繞組的異名端相連，開關(guān)管S1和開關(guān)管S2的柵極均接收外部設(shè)備提供的開關(guān)控制信號，電解電容Cin的正負極兩端加載所述的直流輸入電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推挽變換器，其特征在于:所述的副邊諧振電路包括一諧振電感和一諧振電容；其中，諧振電感的一端與隔離變壓器副邊繞組的同名端相連，諧振電感的另一端與諧振電容的一端相連，諧振電容的另一端與副邊倍壓電路相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的推挽變換器，其特征在于:所述的副邊倍壓電路包括一電解電容Ctjut —倍壓電容和兩個二極管D1 D2 ;其中，倍壓電容的一端與副邊諧振電路相連，倍壓電容的另一端與二極管D1的陰極和二極管D2的陽極相連，二極管D1的陽極與隔離變壓器副邊繞組的異名端和電 解電容Crat的負極相連，二極管D2的陰極與電解電容Crat的正極相連，電解電容Crat正負極兩端的電壓即為所述的直流輸出電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的推挽變換器，其特征在于:所述的倍壓電容為所述的諧振電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一權(quán)利要求所述的推挽變換器，其特征在于:所述的隔離變壓器原邊繞組的同名端至中間抽頭點的繞組匝數(shù)與中間抽頭點至異名端的繞組匝數(shù)相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的推挽變換器，其特征在于:所述的諧振電感為隔離變壓器副邊繞組的等效漏感。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的推挽變換器，其特征在于:所述的諧振電容的電容值滿足以下關(guān)系式:D2T2P _sS ~ 2 Jn L1hr其中，Cs為諧振電容的電容值，D為開關(guān)管的占空比，Ts為開關(guān)管的開關(guān)周期，Lk為諧振電感的電感值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有倍壓諧振能力的推挽變換器，包括原邊推挽電路、隔離變壓器、副邊倍壓電路和副邊諧振電路。本發(fā)明在省去濾波電感的基礎(chǔ)上，副邊利用倍壓結(jié)構(gòu)提高了變換器的增益，使得達到相同升壓比的條件下，變壓器的匝數(shù)比減小到原來的一半，有效地減小了變壓器的體積和重量；且倍壓電容也參與和變壓器副邊等效漏感的諧振，實現(xiàn)了副邊整流二極管的零電流關(guān)斷，消除了整流二極管的反向恢復(fù)問題，減小損耗，提高變換器的整體效率；同時本發(fā)明原邊采用最少的元器件個數(shù)，副邊減少了一個電容和一組變壓器繞組，實現(xiàn)了變換器的小型化和輕型化，并降低了變換器的成本。
文檔編號H02M3/337GK103078514SQ20131000347
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者馬皓, 陳隆宇, 王禹璽, 劉秦維 申請人:浙江大學(xué)