專利名稱：全橋直流-直流變換器的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，特別是涉及一種全橋直流-直流變換器的控制方法。
背景技術(shù)：
在開關(guān)電源類的直流-直流變換器中，全橋拓?fù)浼夹g(shù)被廣泛地應(yīng)用于電壓轉(zhuǎn)換， 如美國(guó)專利4864479和513觀89所公開的變換器。在現(xiàn)有的全橋控制方案中，移相控制方 法利用開關(guān)器件、變壓器和線路中的寄生參數(shù)達(dá)到開關(guān)器件的零電壓開通效果，目前在性 能上是最優(yōu)的。零電壓開通在高頻開關(guān)電源中，尤其是在高壓開關(guān)電源中對(duì)減少因開關(guān)引 起的損耗和降低電磁干擾具有重要意義。多家半導(dǎo)體廠商提供實(shí)現(xiàn)全橋移相控制方法的芯 片。采用移相控制方法的全橋直流-直流變換器的線路如圖1所示，該全橋直流-直 流變換器包含原邊線路20和付邊線路30，原邊線路20包含輸入電壓源21、與輸入電壓源 21耦合的且由第一開關(guān)器件Sl和第二開關(guān)器件S2構(gòu)成的第一橋臂22、與輸入電壓源21 耦合的且由第三開關(guān)器件S3和第四開關(guān)器件S4構(gòu)成的第二橋臂23、耦合原邊線路20和付 邊線路30的變壓器T、跨接在第一橋臂中點(diǎn)和第二橋臂中點(diǎn)之間的變壓器原邊繞組24、與 變壓器的漏感或外接諧振電感LP相串聯(lián)的支路、全橋移相控制器25。付邊線路30采用具 有代表性的推挽整流結(jié)構(gòu)，其包含第五開關(guān)器件S5、第六開關(guān)器件S6、第一變壓器付邊繞 組31、第二變壓器付邊繞組32、輸出電感Lo、輸出電容Co、負(fù)載&和誤差放大器36?，F(xiàn)有的移相控制方法的信號(hào)和變換器中的主要波形如圖2所示，第一開關(guān)器件Sl 的控制信號(hào)D_S1和第二開關(guān)S2的控制信號(hào)D_S2在開關(guān)周期內(nèi)成反相關(guān)系，且占空比相同 (接近50% )，兩者的導(dǎo)通區(qū)之間存在一個(gè)死區(qū)(圖2中的第三時(shí)刻t3至第四時(shí)刻t4和 第七時(shí)刻t7至第八時(shí)刻t8)。同樣，第三開關(guān)器件S3的控制信號(hào)D_S3和第四開關(guān)器件S4 的控制信號(hào)D_S4也在開關(guān)周期內(nèi)成反相關(guān)系，且占空比相同(接近50% )，兩者的導(dǎo)通區(qū) 之間存在一個(gè)死區(qū)(圖2中的第一時(shí)刻tl至第二時(shí)刻t2和第五時(shí)刻t5至第六時(shí)刻t6)。 開關(guān)器件的控制信號(hào)的高電平表示導(dǎo)通，低電平表示關(guān)斷。移相是指兩個(gè)橋臂中相同位置 開關(guān)器件的開關(guān)時(shí)刻之間的相位移。在圖2中，第一開關(guān)器件Sl和第三開關(guān)器件S3的導(dǎo) 通時(shí)段存在相位移(初始時(shí)刻t0至第二時(shí)刻t2)。從付邊整流電壓Vs的波形可以看出，此 相位移直接決定了 Vs的波形和占空比，也就實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出電壓的控制(Vs在開關(guān)周期內(nèi)的 平均值等于輸出電壓)。每個(gè)橋臂的上方開關(guān)器件和下方開關(guān)器件的導(dǎo)通區(qū)間存在一個(gè)死 區(qū)。在此死區(qū)內(nèi)漏感或勵(lì)磁電感中的電流對(duì)被關(guān)斷的開關(guān)器件的結(jié)電容充電，使圖2中的 第一橋臂中點(diǎn)電壓VB1、第二橋臂中點(diǎn)電壓VB2、付邊整流電壓Vs的上升和下降都呈現(xiàn)一個(gè) 諧振變化的過程，并使同臂中即將開通的MOSFET管的體二極管自然導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)零電壓 開通。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)變壓器的漏感不足時(shí)，常在變壓器的原邊串接一個(gè)諧振電感。在圖 2的移相控制方法中，第一開關(guān)器件Sl和第二開關(guān)器件S2自然可以獲得零電壓開通；第三 開關(guān)器件S3和第四開關(guān)器件S4的零電壓開通條件與諧振電感中的能量相關(guān)，因而與設(shè)計(jì) 和工作點(diǎn)相關(guān)。
移相控制方法的不足之處在于該方法以移相形式實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)，因此控 制器實(shí)現(xiàn)起來較復(fù)雜，市場(chǎng)上眾多的高性價(jià)比的脈寬調(diào)制控制芯片無法被使用。工業(yè)界現(xiàn) 有的移相控制芯片存在體積大，需較多外圍元件，以及成本高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種全橋直流-直流變換器的控制方法，實(shí)現(xiàn) 移相控制方法中的零電壓開通，同時(shí)通過對(duì)控制信號(hào)的簡(jiǎn)化和以脈寬調(diào)制的方式對(duì)輸出電 壓或電流進(jìn)行控制，克服移相控制方法中因控制復(fù)雜帶來的缺點(diǎn)。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種全橋直流-直流變換器 的控制方法，該方法采用包含原邊線路和付邊線路的全橋直流-直流變換器，原邊線路包 含輸入電壓源、與輸入電壓源耦合的且由一個(gè)第一開關(guān)器件和一個(gè)第二開關(guān)器件串聯(lián)構(gòu)成 的第一橋臂、與輸入電壓源耦合的且由一個(gè)第三開關(guān)器件和一個(gè)第四開關(guān)器件串聯(lián)構(gòu)成的 第二橋臂、耦合原邊線路和付邊線路的變壓器、跨接在第一橋臂中點(diǎn)和第二橋臂中點(diǎn)之間 的一個(gè)變壓器原邊繞組、與變壓器的漏感或外接諧振電感串聯(lián)的支路，付邊線路包含整流 和濾波功能；其特征在于，第一開關(guān)器件的控制信號(hào)和第二開關(guān)器件的控制信號(hào)在開關(guān)周 期內(nèi)成互補(bǔ)關(guān)系；第三開關(guān)器件的控制信號(hào)和第四開關(guān)器件的控制信號(hào)在開關(guān)周期內(nèi)成互 補(bǔ)關(guān)系；第一開關(guān)器件和第三開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間相同，相位相反；第二開關(guān)器件和第四 開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間相同，相位相反。優(yōu)選地，所述全橋直流-直流變換器的控制方法通過一個(gè)全橋互補(bǔ)反相控制器對(duì) 第一至第四開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間進(jìn)行脈寬調(diào)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓或電流的控制。優(yōu)選地，所述全橋直流-直流變換器的控制方法通過一個(gè)誤差放大器和與所述誤 差放大器相耦合的一個(gè)全橋互補(bǔ)反相控制器完成所述對(duì)第一至第四開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間 進(jìn)行脈寬調(diào)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓或電流的控制。優(yōu)選地，所述第一開關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)刻與第二開關(guān)器件的開通時(shí)刻間存在第一死 區(qū)時(shí)間；第四開關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)刻和第三開關(guān)器件的開通時(shí)刻間存在第二死區(qū)時(shí)間；第三 開關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)刻與第四開關(guān)器件的開通時(shí)刻間存在第三死區(qū)時(shí)間；第二開關(guān)器件的關(guān) 斷時(shí)刻與第一開關(guān)器件的開通時(shí)刻間存在第四死區(qū)時(shí)間。
優(yōu)選地，所述第一至第四死區(qū)時(shí)間獨(dú)立設(shè)定或與該全橋直流-直流變換器中的電 信號(hào)相耦合，使開關(guān)器件最大限度地獲得零電壓開通的條件。優(yōu)選地，所述第一至第四死區(qū)時(shí)間的設(shè)定與該直流-直流變換器的負(fù)載電流相耦 合，使開關(guān)器件最大限度地獲得零電壓開通的條件。優(yōu)選地，所述第一開關(guān)器件和第三開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間在全橋直流-直流變換器 的全部穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)小于第二開關(guān)器件和第四開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間。優(yōu)選地，所述第一開關(guān)器件和第三開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間在全橋直流-直流變換器 的全部穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)大于第二開關(guān)器件和第四開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間。優(yōu)選地，所述第一開關(guān)器件至第四開關(guān)器件都包括并聯(lián)電容和二極管。優(yōu)選地，所述第一開關(guān)器件至第四開關(guān)器件都采用MOSFET管并且都包括結(jié)電容 和體二極管，變壓器原邊繞組串接一個(gè)諧振電感和/或一個(gè)隔直電容。優(yōu)選地，所述全橋直流-直流變換器的控制方法在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)包含以下步5驟初始時(shí)刻至第一時(shí)刻第一開關(guān)器件和第四開關(guān)器件導(dǎo)通；第一時(shí)刻至第二時(shí)刻第一開關(guān)器件在第一時(shí)刻關(guān)斷，諧振電感的電流為負(fù)載電 流和勵(lì)磁電流的綜合，該電流對(duì)第一開關(guān)器件的結(jié)電容充電，同時(shí)對(duì)第二開關(guān)器件的結(jié)電 容放電，使第二開關(guān)器件的體二極管導(dǎo)通；第二時(shí)刻至第三時(shí)刻第二開關(guān)器件在第二時(shí)刻零電壓開通，變壓器原邊繞組和 變壓器付邊繞組的電壓均為零，輸出電感向負(fù)載提供能量；第三時(shí)刻至第四時(shí)刻第四開關(guān)器件在第三時(shí)刻關(guān)斷，諧振電感中的電流開始對(duì) 第四開關(guān)器件的結(jié)電容充電，同時(shí)對(duì)第三開關(guān)器件的結(jié)電容放電，如果諧振電感能量充分， 則第三開關(guān)器件的體二極管導(dǎo)通；第四時(shí)刻至第五時(shí)刻第三開關(guān)器件在諧振電感能量充分的條件下在第四時(shí)刻零 電壓開通；輸入電壓源向輸出電感和負(fù)載提供能量；第五時(shí)刻至第六時(shí)刻第三開關(guān)器件在第五時(shí)刻關(guān)斷，諧振電感的電流為負(fù)載電 流和勵(lì)磁電流的綜合，該電流對(duì)第三開關(guān)器件的結(jié)電容充電，同時(shí)對(duì)第四開關(guān)器件的結(jié)電 容放電，使第四開關(guān)器件的體二極管導(dǎo)通；第六時(shí)刻至第七時(shí)刻第四開關(guān)器件在第六時(shí)刻零電壓開通，變壓器原邊繞組和 變壓器付邊繞組的電壓均為零，輸出電感向負(fù)載提供能量；第七時(shí)刻至第八時(shí)刻第二開關(guān)器件在第七時(shí)刻關(guān)斷，諧振電感的電流開始對(duì)第 二開關(guān)器件的結(jié)電容充電，同時(shí)對(duì)第一開關(guān)器件的結(jié)電容放電；如果諧振電感能量充分，第 一開關(guān)器件的體二極管導(dǎo)通，第一開關(guān)器件在第八時(shí)刻零電壓開通。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明全橋直流-直流變換器的控制方法用十分簡(jiǎn) 單的控制方式獲得最優(yōu)的性能，從而使全橋直流-直流變換器的零電壓開通技術(shù)得以廣泛 地使用在各種應(yīng)用環(huán)境，提高變換器的效率，減小變換器的體積，降低變換器的成本，同時(shí) 減少電能的損耗。


圖1是現(xiàn)有全橋直流-直流變換器的線路示意圖。圖2是采用現(xiàn)有移相控制方法的全橋直流-直流變換器中開關(guān)器件的控制信號(hào)和 變換器中的主要波形圖。圖3是采用本發(fā)明控制方法的全橋直流-直流變換器的線路示意圖。圖4是采用本發(fā)明控制方法的全橋直流-直流變換器中開關(guān)器件的控制信號(hào)和變 換器中的主要波形圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明提供一種用于全橋直流-直流變換器的控制方法。采用該控制方法的全橋 直流-直流變換器的線路如圖3所示。該全橋直流-直流變換器包含原邊線路20和付邊 線路30，原邊線路20包含輸入電壓源21、與輸入電壓源21耦合的且由第一開關(guān)器件Sl和 第二開關(guān)器件S2構(gòu)成的第一橋臂22、與輸入電壓源21耦合的且由第三開關(guān)器件S3和第四開關(guān)器件S4構(gòu)成的第二橋臂23、耦合原邊線路20和付邊線路30的變壓器T、跨接在第一 橋臂中點(diǎn)和第二橋臂中點(diǎn)之間的變壓器原邊繞組24、與變壓器的漏感或外接諧振電感LP 相串聯(lián)的支路、全橋互補(bǔ)反相控制器26。付邊線路30采用具有代表性的推挽整流結(jié)構(gòu)，付 邊線路30包含第五開關(guān)器件S5、第六開關(guān)器件S6、第一變壓器付邊繞組31、第二變壓器付 邊繞組32、輸出電感Lo、輸出電容Co、負(fù)載&和誤差放大器36。圖3中的第一開關(guān)器件Sl、第二開關(guān)器件S2、第三開關(guān)器件S3和第四開關(guān)器件S4 都為 MOSFET 管(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，金屬氧化物半導(dǎo) 體場(chǎng)效應(yīng)管)，這四個(gè)開關(guān)器件都包含結(jié)電容和反并聯(lián)體二極管。全部開關(guān)器件也可以是其 它類型的開關(guān)器件。第五開關(guān)器件S5和第六開關(guān)器件S6是二級(jí)管，也可以是M0STFET管 或其它主動(dòng)開關(guān)器件。付邊線路的拓?fù)淇梢圆捎闷渌问?，?duì)該控制方法及其特性沒有影 響。本發(fā)明的控制方法的信號(hào)和波形如圖4所示，第一開關(guān)器件Sl的控制信號(hào)D_S1 與第二開關(guān)器件S2的控制信號(hào)D_S2在開關(guān)周期內(nèi)成互補(bǔ)關(guān)系；第三開關(guān)器件S3的控制信 號(hào)D_S3和第四開關(guān)器件S4的控制信號(hào)D_S4在開關(guān)周期內(nèi)成互補(bǔ)關(guān)系；第一開關(guān)器件Sl 和第三開關(guān)器件S3的導(dǎo)通時(shí)間相同，相位相反(相位差180° )，占空比小于50%。第二開 關(guān)器件S2和第四開關(guān)器件S4的導(dǎo)通時(shí)間相同，相位相反，占空比大于50%。誤差放大器 36與全橋互補(bǔ)反相控制器沈相耦合，誤差放大器36根據(jù)被調(diào)節(jié)量與設(shè)定值的差異產(chǎn)生控 制信號(hào)，經(jīng)原付邊隔離線路(如果必要)后輸入到全橋互補(bǔ)反相控制器沈，產(chǎn)生給開關(guān)器件 的控制信號(hào)D_S1、D_S2、D_S3和D_S4，通過對(duì)第一至第四開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間的脈寬調(diào)制 實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓或電流的控制。本發(fā)明的控制方法在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)包含以下步驟初始時(shí)刻t0至第一時(shí)刻tl 第一開關(guān)器件Sl和第四開關(guān)器件S4導(dǎo)通，輸入電壓 源的電壓加在變壓器原邊繞組M上，變壓器付邊繞組的電壓通過第五開關(guān)器件S5作用于 輸出電感Lo的左端，驅(qū)使輸出電感Lo中的電流上升。諧振電感LP的電流iLP與輸出電感 Lo的電流成比例關(guān)系，故也上升。電能由輸入電壓源傳至輸出電感和負(fù)載。第一時(shí)刻tl至第二時(shí)刻t2 此為第一死區(qū)時(shí)間。第一開關(guān)器件Sl在第一時(shí)刻tl 關(guān)斷，諧振電感LP的電流iLP為負(fù)載電流和勵(lì)磁電流的綜合，該電流對(duì)第一開關(guān)器件Sl的 結(jié)電容充電，同時(shí)對(duì)第二開關(guān)器件S2的結(jié)電容放電。付邊整流電壓Vs與第一橋臂中點(diǎn)電 壓VBl同時(shí)下降。在第一橋臂中點(diǎn)電壓VBl下降到零后，第二開關(guān)器件S2的體二極管開始 導(dǎo)通。變壓器原邊繞組和變壓器付邊繞組的電壓均為零。第二時(shí)刻t2至第三時(shí)刻t3 在上述變壓器原邊繞組和變壓器付邊繞組的電壓下 降到零后，第二開關(guān)器件S2在第二時(shí)刻t2零電壓開通。第二時(shí)刻t2至第三時(shí)刻t3這段 時(shí)間一般稱為回流階段。輸出電感Lo中的電流經(jīng)第五開關(guān)器件S5、第一變壓器付邊繞組 31、第六開關(guān)器件S6和第二變壓器付邊繞組32在付邊環(huán)流，幅度減小，輸出電感Lo向負(fù)載 &提供電能。諧振電感的電流iLP在元器件的導(dǎo)通壓降作用下減小，同時(shí)第六開關(guān)器件S6 和第二變壓器付邊繞組32構(gòu)成的支路中的電流相應(yīng)地上升。第三時(shí)刻t3至第四時(shí)刻t4 此為第二死區(qū)時(shí)間。第四開關(guān)器件S4在第三時(shí)刻t3 關(guān)斷，諧振電感LP中的電流iLP開始對(duì)第四開關(guān)器件S4的結(jié)電容充電，同時(shí)對(duì)第三開關(guān)器 件S3的結(jié)電容放電。第二橋臂中點(diǎn)電壓VB2以諧振形式上升。只要諧振電感LP中的能量充分，該諧振過程就可以使第二橋臂中點(diǎn)電壓VB2—直上升到輸入電壓的電平，使第三開 關(guān)器件S3的體二極管導(dǎo)通，進(jìn)而使第三開關(guān)器件S3在第四時(shí)刻t4零電壓開通。如果諧振 電感LP中的能量不足，第三開關(guān)器件S3的結(jié)電容上的電壓不能被完全釋放，第三開關(guān)器件 S3的零電壓開通就不能實(shí)現(xiàn)。第四時(shí)刻t4至第五時(shí)刻t5 第二開關(guān)器件S2和第三開關(guān)器件S3導(dǎo)通，輸入電壓 源的電壓加在變壓器原邊繞組M上，變壓器付邊繞組的電壓通過第六開關(guān)器件S6作用于 輸出電感Lo的左端，驅(qū)使輸出電感Lo中的電流上升。諧振電感LP的電流iLP與付邊電流 成比例關(guān)系，故也上升。電能由輸入電壓源傳至輸出電感和負(fù)載。第五時(shí)刻t5至第六時(shí)刻t6 此為第三死區(qū)時(shí)間。第三開關(guān)器件S3在第五時(shí)刻t5 關(guān)斷，諧振電感LP的電流iLP為負(fù)載電流和勵(lì)磁電流的綜合，該電流對(duì)第三開關(guān)器件S3的 結(jié)電容充電，同時(shí)對(duì)第四開關(guān)器件S4的結(jié)電容放電。付邊整流電壓Vs與第二橋臂中點(diǎn)電 壓VB2同時(shí)下降。在第二橋臂中點(diǎn)電壓VB2下降到零后，第四開關(guān)器件S4的體二極管開始 導(dǎo)通。變壓器的原、付邊繞組的電壓均為零。第六時(shí)刻t6至第七時(shí)刻t7 在上述變壓器原邊繞組和變壓器付邊繞組的電壓下 降到零后，第四開關(guān)器件S4在第六時(shí)刻t6零電壓開通。第六時(shí)刻t6至第七時(shí)刻t7這段 時(shí)間一般稱為回流階段。輸出電感Lo中的電流經(jīng)第六開關(guān)器件S6、第二變壓器付邊繞組 32、第五開關(guān)器件S5和第一變壓器付邊繞組31在付邊環(huán)流，幅度減小，輸出電感Lo向負(fù)載 提供電能。諧振電感的電流iLP在元器件的導(dǎo)通壓降作用下減小，同時(shí)第五開關(guān)器件S5和 第一變壓器付邊繞組31構(gòu)成的支路中的電流相應(yīng)地上升。第七時(shí)刻t7至第八時(shí)刻偽此為第四死區(qū)時(shí)間。第二開關(guān)器件S2在第七時(shí)刻t7 關(guān)斷，諧振電感LP的電流iLP開始對(duì)第二開關(guān)器件S2的結(jié)電容充電，同時(shí)對(duì)第一開關(guān)器件 Sl的結(jié)電容放電。第一橋臂中點(diǎn)電壓VBl以諧振形式上升。只要諧振電感LP中的能量充 分，該諧振就可以使第一橋臂中點(diǎn)電壓VBl—直上升到輸入電壓的電平，使第一開關(guān)器件 Sl的體二極管導(dǎo)通，進(jìn)而使第一開關(guān)器件Sl在第八時(shí)刻偽零電壓開通。如果諧振電感中 的能量不足，第一開關(guān)器件Sl的結(jié)電容上的電壓不能被完全釋放，第一開關(guān)器件Sl的零電 壓開通就不能實(shí)現(xiàn)。從上面可以看出，與傳統(tǒng)的移相控制方法的結(jié)果相同，全部開關(guān)器件都可以在適 當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)下獲得零電壓開通。第二開關(guān)器件S2和第四開關(guān)器件S4自然獲得零電壓開通； 第一開關(guān)器件Sl和第三開關(guān)器件S3的零電壓開通條件與諧振電感中的能量相關(guān)。在全橋直流-直流變換器的實(shí)際應(yīng)用中，變壓器原邊繞組上可以串聯(lián)-個(gè)隔直電 容，以確保變壓器不會(huì)飽和。在全橋直流-直流變換器的實(shí)際應(yīng)用中，開關(guān)器件的寄生結(jié)電 容不足時(shí)，可以外加并聯(lián)電容。上述控制方法中的第一至第四死區(qū)時(shí)間可以關(guān)聯(lián)或獨(dú)立設(shè)定，可以與該直流-直 流變換器的電信號(hào)相耦合，尤其是與負(fù)載電流相耦合，從而使開關(guān)器件最大限度地獲得零 電壓開通條件。上述控制方法適用于另一種模式第一開關(guān)器件和第三開關(guān)器件的導(dǎo)通占空比在 全橋直流-直流變換器的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)大于50%，第二開關(guān)器件和第四開關(guān)器件的導(dǎo)通占空 比小于50%。這時(shí)，在上述的“回流階段”期間，第一橋臂中點(diǎn)電壓VBl和第二橋臂中點(diǎn)電 壓VB2將都處在輸入電壓的電平。這種模式的好處之一是上方的第一開關(guān)器件Sl和第三8開關(guān)器件S3自然獲得零電壓開通，其驅(qū)動(dòng)能力可以設(shè)計(jì)得比較弱，有益于上方開關(guān)的浮動(dòng) 驅(qū)動(dòng)線路的設(shè)計(jì)。上述控制方法中，第一開關(guān)器件和第三開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間在全橋直流-直流變 換器的全部穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)小于或大于第二開關(guān)器件和第四開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間。上述控制方法雖然只是對(duì)付邊的推挽拓?fù)溥M(jìn)行的敘述，其原理對(duì)多種付邊的拓?fù)?結(jié)構(gòu)同樣適用，包括付邊的全橋、倍流等線路。上述控制方法雖然只是針對(duì)開關(guān)器件的零電壓開通所做的描述。對(duì)相應(yīng)的部分零 電壓開通或硬開通運(yùn)行也同樣適用。這里的“部分零電壓開通”是指在全橋的開關(guān)器件中 有部分開關(guān)器件在零電壓的條件下開通，而其余的不是。在相對(duì)較低電壓的應(yīng)用中，部分零 電壓開通或硬開通是很廣泛使用的方式。上述控制方法的描述中使用了 MOSFET管作為功率開關(guān)器件。該控制方法同樣適 用于任何其它具備開關(guān)特性的器件。如果所用開關(guān)器件沒有體二極管，則要外加并聯(lián)二極管。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些 僅是舉例說明，在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變 更或修改。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種全橋直流-直流變換器的控制方法，該方法采用包含原邊線路和付邊線路的全 橋直流-直流變換器，原邊線路包含輸入電壓源、與輸入電壓源耦合的且由一個(gè)第一開關(guān) 器件和一個(gè)第二開關(guān)器件串聯(lián)構(gòu)成的第一橋臂、與輸入電壓源耦合的且由一個(gè)第三開關(guān)器 件和一個(gè)第四開關(guān)器件串聯(lián)構(gòu)成的第二橋臂、耦合原邊線路和付邊線路的變壓器、跨接在 第一橋臂中點(diǎn)和第二橋臂中點(diǎn)之間的一個(gè)變壓器原邊繞組、與變壓器的漏感或外接諧振電 感串聯(lián)的支路，付邊線路包含整流和濾波功能；其特征在于，第一開關(guān)器件的控制信號(hào)和第 二開關(guān)器件的控制信號(hào)在開關(guān)周期內(nèi)成互補(bǔ)關(guān)系；第三開關(guān)器件的控制信號(hào)和第四開關(guān)器 件的控制信號(hào)在開關(guān)周期內(nèi)成互補(bǔ)關(guān)系；第一開關(guān)器件和第三開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間相同， 相位相反；第二開關(guān)器件和第四開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間相同，相位相反。
2.如權(quán)利要求1所述的全橋直流-直流變換器的控制方法，其特征在于，所述全橋直 流-直流變換器的控制方法通過一個(gè)全橋互補(bǔ)反相控制器對(duì)第一至第四開關(guān)器件的導(dǎo)通 時(shí)間進(jìn)行脈寬調(diào)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓或電流的控制。
3.如權(quán)利要求1所述的全橋直流-直流變換器的控制方法，其特征在于，所述第一開關(guān) 器件的關(guān)斷時(shí)刻與第二開關(guān)器件的開通時(shí)刻間存在第一死區(qū)時(shí)間；第四開關(guān)器件的關(guān)斷時(shí) 刻和第三開關(guān)器件的開通時(shí)刻間存在第二死區(qū)時(shí)間；第三開關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)刻與第四開關(guān) 器件的開通時(shí)刻間存在第三死區(qū)時(shí)間；第二開關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)刻與第一開關(guān)器件的開通時(shí) 刻間存在第四死區(qū)時(shí)間。
4.如權(quán)利要求3所述的全橋直流-直流變換器的控制方法，其特征在于，所述第一至第 四死區(qū)時(shí)間獨(dú)立設(shè)定或與該全橋直流-直流變換器中的電信號(hào)相耦合，使開關(guān)器件最大限 度地獲得零電壓開通的條件。
5.如權(quán)利要求3所述的全橋直流-直流變換器的控制方法，其特征在于，所述第一至第 四死區(qū)時(shí)間的設(shè)定與該直流-直流變換器的負(fù)載電流相耦合，使開關(guān)器件最大限度地獲得 零電壓開通的條件。
6.如權(quán)利要求1所述的全橋直流-直流變換器的控制方法，其特征在于，所述第一開關(guān) 器件和第三開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間在全橋直流-直流變換器的全部穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)小于第二開 關(guān)器件和第四開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間。
7.如權(quán)利要求1所述的全橋直流-直流變換器的控制方法，其特征在于，所述第一開關(guān) 器件和第三開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間在全橋直流-直流變換器的全部穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)大于第二開 關(guān)器件和第四開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間。
8.如權(quán)利要求1所述的全橋直流-直流變換器的控制方法，其特征在于，所述第一開關(guān) 器件至第四開關(guān)器件都包括并聯(lián)電容和二極管。
9.如權(quán)利要求1所述的全橋直流-直流變換器的控制方法，其特征在于，所述第一開關(guān) 器件至第四開關(guān)器件都采用MOSFET管并且都包括結(jié)電容和體二極管，變壓器原邊繞組串 接一個(gè)諧振電感和/或一個(gè)隔直電容。
10.如權(quán)利要求9所述的全橋直流-直流變換器的控制方法，其特征在于，所述全橋直 流-直流變換器的控制方法在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)包含以下步驟初始時(shí)刻至第一時(shí)刻第一開關(guān)器件和第四開關(guān)器件導(dǎo)通；第一時(shí)刻至第二時(shí)刻第一開關(guān)器件在第一時(shí)刻關(guān)斷，諧振電感的電流為負(fù)載電流和 勵(lì)磁電流的綜合，該電流對(duì)第一開關(guān)器件的結(jié)電容充電，同時(shí)對(duì)第二開關(guān)器件的結(jié)電容放電，使第二開關(guān)器件的體二極管導(dǎo)通；第二時(shí)刻至第三時(shí)刻第二開關(guān)器件在第二時(shí)刻零電壓開通，變壓器原邊繞組和變壓 器付邊繞組的電壓均為零，輸出電感向負(fù)載提供能量；第三時(shí)刻至第四時(shí)刻第四開關(guān)器件在第三時(shí)刻關(guān)斷，諧振電感中的電流開始對(duì)第四 開關(guān)器件的結(jié)電容充電，同時(shí)對(duì)第三開關(guān)器件的結(jié)電容放電，如果諧振電感能量充分，則第 三開關(guān)器件的體二極管導(dǎo)通；第四時(shí)刻至第五時(shí)刻第三開關(guān)器件在諧振電感能量充分的條件下在第四時(shí)刻零電壓 開通；輸入電壓源向輸出電感和負(fù)載提供能量；第五時(shí)刻至第六時(shí)刻第三開關(guān)器件在第五時(shí)刻關(guān)斷，諧振電感的電流為負(fù)載電流和 勵(lì)磁電流的綜合，該電流對(duì)第三開關(guān)器件的結(jié)電容充電，同時(shí)對(duì)第四開關(guān)器件的結(jié)電容放 電，使第四開關(guān)器件的體二極管導(dǎo)通；第六時(shí)刻至第七時(shí)刻第四開關(guān)器件在第六時(shí)刻零電壓開通，變壓器原邊繞組和變壓 器付邊繞組的電壓均為零，輸出電感向負(fù)載提供能量；第七時(shí)刻至第八時(shí)刻第二開關(guān)器件在第七時(shí)刻關(guān)斷，諧振電感的電流開始對(duì)第二開 關(guān)器件的結(jié)電容充電，同時(shí)對(duì)第一開關(guān)器件的結(jié)電容放電；如果諧振電感能量充分，第一開 關(guān)器件的體二極管導(dǎo)通，第一開關(guān)器件在第八時(shí)刻零電壓開通。
全文摘要
本發(fā)明提出一種全橋直流-直流變換器的控制方法，其采用包含原邊線路和付邊線路的全橋直流-直流變換器，原邊線路包含輸入電壓源、第一至第四開關(guān)器件、耦合原邊線路和付邊線路的變壓器，付邊線路包含整流和濾波功能。同一橋臂的上下開關(guān)器件的控制信號(hào)在開關(guān)周期內(nèi)成互補(bǔ)關(guān)系；不同橋臂相同位置的開關(guān)器件的控制信號(hào)在開關(guān)周期內(nèi)為反相關(guān)系；該控制方法獲得與移相控制方法類似的開關(guān)器件的零電壓開通。通過對(duì)第一至第四開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間的脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓或電流的控制。本發(fā)明比現(xiàn)有的移相控制方法簡(jiǎn)單，成本低，應(yīng)用更廣泛。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102055340SQ20091019814
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者秦衛(wèi)鋒, 魏槐 申請(qǐng)人:絡(luò)能(上海)電子技術(shù)有限公司