本專利屬于電力電子變換領域，涉及開關電源的設計與應用，旨在提供一種適合高壓小電流輸出場合的開關電源拓撲結構。

背景技術：

所謂開關電源，是將直流電壓轉換成不同直流電壓的電源轉換架構。架構中的功率器件通過調寬PWM的方式，工作于開關狀態(tài)。但是在實現電源高功率密度和高效化的過程中，需要提高功率器件的開關頻率。如果繼續(xù)采用常規(guī)的開關方式，會遇到開關轉換時功率損耗增加的難題。因此，在硬開關的基礎上，利用功率器件的寄生電容、寄生二極管以及變壓器的寄生漏感作為諧振元件，使功率器件依次在零電壓下導通，從而實現軟開關方式。

傳統(tǒng)的不對稱半橋變換器具有結構簡單、控制方便和無需輔助器件就可實現軟開關的優(yōu)點，適應于輸出低電壓大電流、中功率的場合。缺點是，實現軟開關的條件較為苛刻，在輸出電流較小的情況下，無法實現軟開關方式。

技術實現要素：

發(fā)明的目的

本發(fā)明的目的在于設計一種適應較寬輸入輸出范圍，并可在輕載及空載狀態(tài)下也能實現軟開關控制方式的不對稱半橋變換器拓撲結構。

技術方案

本專利發(fā)明的一種不對稱半橋變換器拓撲結構，其包括：

由一只PWM控制芯片，產生兩路相位互補式驅動脈沖，通過隔離驅動電路，生成兩路驅動信號VGS1和VGS2，兩路信號之間具有死區(qū)時間，VGS1驅動功率管Q1，VGS2驅動功率管Q2；功率管Q1和Q2串聯連接，組成半橋式橋臂，橋臂中點A通過串聯隔置電容Cb和諧振電感Lr1，接至功率變壓器T1的一次側線圈；功率變壓器T1的二次側線圈連接采用全波方式的整流濾波電路，后接濾波電容Cf，用以輸出穩(wěn)定的直流電壓Vo。

發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點

本專利涉及的不對稱半橋變換器，可以很方便地實現直流電壓變換，并通過諧振電感和半導體功率器件的寄生電容，及其功率變壓器的漏感，三者參與諧振，實現半導體功率器件在高電壓小電流輸出場合的零電壓導通，提高電源變換效率，控制方便，效果顯著。由于其具備通用性，所以以后可以在電力電子變換領域推廣應用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的不對稱半橋變換器拓撲結構示意圖。

圖2為半橋式橋臂的驅動脈沖相位示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1所示的不對稱半橋變換器拓撲示意圖，包括：PWM IC控制芯片、隔離驅動電路、半橋式橋臂、隔置電容Cb和諧振電感Lr1、功率變壓器T1、整流濾波電路。

PWM IC控制芯片，型號為TI公司的UCC2897，輸出相位互補的兩路脈沖。隔離驅動電路將UCC2897芯片產生的兩路脈沖的驅動能力增強，生成一路可以 浮地驅動的脈沖信號VGS1，另一路是與VGS1相位互補的脈沖信號VGS2。兩路信號帶有死區(qū)時間。

半導體功率器件Q1和Q2組成半橋式橋臂，DS1是Q1內部寄生二極管，CS1是Q1內部寄生電容，DS2是Q2內部寄生二極管，CS2是Q2內部寄生電容。VGS1驅動Q1，VGS2驅動Q2，工作在互補方式(如圖2所示)。假設Q1占空比為D，則Q2占空比為1-D。

隔置電容Cb采用有機薄膜電容，諧振電感Lr1采用鐵氧體材料，兩者串聯，連接Q1和Q2組成的半橋式橋臂和功率變壓器T1的一次側。

隔直電容Cb上的電壓是一直流信號，大小為輸入電壓Vin*D。當Q1導通Q2關斷時，A、B兩點間的電壓為輸入電壓Vin,當Q1關斷Q2導通時，A、B兩點間的電壓為0。

二極管D1、D2、D3、D4組成全波橋式整流電路，連接在功率變壓器T1的二次側，電容Cf采用電解電容，降低整流紋波。

由于全波橋式整流電路的箝位作用，變壓器一次側電壓為一個幅值固定為Vo*N1/N2(N1、N2分別為功率變壓器一次側、二次側繞組匝數)、180度寬的方波交流電壓。

在Q1和Q2依次導通的死區(qū)時間內，初級電感Lr1和Q1、Q2內部寄生的電容CS1、CS2發(fā)生諧振(在此假設CS1＝CS2＝Coss)。由于電感電流IL很大，可以近似認為恒流源，諧振過程近似線性充放電過程。實現軟開關的條件需滿足以下公式：

Lr1一般遠大于Coss，所以實現軟開關的條件極為寬松，能夠在較輕的負 載甚至空載范圍內實現ZVS。

以上分析是為了更好地闡述本發(fā)明所述不對稱半橋變換器在高電壓小電流輸出場合的應用。