專利名稱：一種倍頻相控軟開關(guān)的dc/dc變換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供一種倍頻相控軟開關(guān)的DC/DC變換電路，涉及直流/直流變換器領(lǐng)域，尤其涉及一種移相控制、全橋零電壓零電流的開關(guān)變換電路。
背景技術(shù)：
目前DC/DC變換器中應(yīng)用較多的開關(guān)模式有硬開關(guān)模式(包括直接二極管整流，同步整流等)和軟開關(guān)模式。其中硬開關(guān)模式中的功率管在開通和截止時(shí)，由于其電壓/電流不為零，高壓和大電流的應(yīng)力極大地增加了開關(guān)損耗，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器效率較低，所以單純硬開關(guān)模式在高效電力轉(zhuǎn)換器上的應(yīng)用是很有限的。而由于軟開關(guān)模式中的開關(guān)管電子應(yīng)力為零，極大地降低了開關(guān)損耗，可應(yīng)用更高的轉(zhuǎn)換頻率，從而得到更高的轉(zhuǎn)換效率。[0003] 軟開關(guān)模式的技術(shù)也有很多種，應(yīng)用最廣泛的就是諧振軟開關(guān)技術(shù)，就是通過諧振的方式達(dá)到開通/截止時(shí)零電壓/零電流的目的。將諧振變換器與P麗技術(shù)結(jié)合起來(lái)構(gòu)成軟開關(guān)P麗的控制方法，集諧振變換器與P麗控制的優(yōu)點(diǎn)于一體，既能實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)管的軟開關(guān)，又能實(shí)現(xiàn)恒頻控制，是當(dāng)今電子電力技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展方向之一。而這種諧振軟開關(guān)又分為帶輔助開關(guān)控制的諧振軟開關(guān)和不帶輔助開關(guān)的諧振軟開關(guān)。帶輔助開關(guān)式的諧振軟開關(guān)由于控制復(fù)雜，電路復(fù)雜，在應(yīng)用方面有一定的限制。在現(xiàn)有的單全橋變換模式下，采用P麗控制的全橋變換電路，經(jīng)常會(huì)因各種不可預(yù)見的因素，使其端輸出電壓脈沖列在基波周期內(nèi)正負(fù)伏秒值不相等，從而導(dǎo)致輸出變壓器出現(xiàn)單向的過流偏磁失衡等現(xiàn)象。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)以上問題，本實(shí)用新型提供一種倍頻相控軟開關(guān)的DC/DC變換電路，采用相控軟開關(guān)技術(shù)，即不帶輔助開關(guān)的諧振軟開關(guān)技術(shù)進(jìn)行DC/DC變換，采用雙路全橋變換模式，提高轉(zhuǎn)換變壓器的使用效率，在重載時(shí)雙路全橋變換可以相互平衡和分擔(dān)，有效改善了單全橋模式下的過流偏磁失衡等現(xiàn)象；通過倍頻相控單元，控制直流變換的相位變化，并動(dòng)態(tài)調(diào)整兩路相控電路的負(fù)載平衡，具有基本電路簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)潔，故障點(diǎn)少，可控穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是 —種倍頻相控軟開關(guān)的DC/DC變換電路，包括雙路全橋變換電路、變壓電路、倍頻相控電路、動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路及DC輸出電路，其中， 雙路全橋變換電路，包括兩路全橋變換電路，均連接受控于倍頻相控電路，兩路的輸入端均連接于直流電源輸入端，兩路的輸出端分別連接至變壓電路的變壓器的初級(jí)繞組； 變壓電路，包括兩個(gè)變壓器，兩個(gè)變壓器的初級(jí)繞組分別與雙路全橋變換電路的兩路輸出端相連，兩個(gè)變壓器的輸出繞組串接后兩輸出端與DC輸出電路相接，在初級(jí)繞組同側(cè)的輔助繞組均與倍頻相控電路、動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路相連； 倍頻相控電路，連接于兩個(gè)變壓器的輔助繞組，控制雙路全橋變換電路和DC輸出電路，并連接于動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路的均流反饋信號(hào)輸出端，接收動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路的信號(hào)控制雙路全橋變換電路的諧振動(dòng)作； 動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路，連接于兩個(gè)變壓器的輔助繞組，輸出均流反饋信號(hào)至倍頻相控電路，通過均流檢測(cè)電路檢測(cè)變壓器輔助繞組的電流變化，提供均流反饋信號(hào)至倍頻相控電路； DC輸出電路，連接于變壓器的輸出繞組，連接受控于倍頻相控電路的相控電路。[0012] 進(jìn)一步的，所述雙路全橋變換電路的一路全橋變換電路是由4個(gè)功率開關(guān)管組成的橋式電路，另一路全橋變換電路是由4個(gè)功率開關(guān)管組成的橋式電路，所述功率開關(guān)管的控制極與倍頻相控電路的P麗控制電路相連。 進(jìn)一步的，所述的倍頻相控電路包括檢相電路、P麗控制電路及相控電路，檢相電路與兩個(gè)變壓器的輔助繞組和P麗控制電路相連，P麗控制電路產(chǎn)生P麗控制信號(hào)控制所述的雙路全橋變換電路，并接收均流檢測(cè)電路輸出的均流反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)輸出P麗控制信號(hào)，P麗控制電路連接于所述的相控電路，相控電路輸出相控P麗控制信號(hào)至與之連接的DC輸出電路。 進(jìn)一步的，所述的動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路連接于兩個(gè)變壓器的輔助繞組，并根據(jù)兩個(gè)變壓器的輔助繞組檢測(cè)的電流變化輸入于動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路，動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路輸出均流反饋信號(hào)至倍頻相控電路。 所述的DC輸出電路是由4個(gè)功率開關(guān)管組成的，所述的4個(gè)功率開關(guān)管的控制極連接并受控于所述倍頻相控電路的相控電路。 本實(shí)用新型提供的倍頻相控軟開關(guān)的DC/DC變換電路，采用相控軟開關(guān)技術(shù)避免了諧振軟開關(guān)復(fù)雜的應(yīng)用控制，同時(shí)可使開關(guān)管在零電壓/零電流狀態(tài)下開通和截止，減小了功率器件的開關(guān)損耗，有效地提高了效率。通過倍頻相控單元，控制直流變換的相位變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整兩路相控電路的負(fù)載平衡，達(dá)到直流倍頻變換而每個(gè)相控電路基頻工作的特點(diǎn)，即整機(jī)的P麗開關(guān)頻率提高了一倍，而對(duì)于每個(gè)相控全橋變換電路而言，它們的工作頻率都是基本頻率。采用移相倍頻技術(shù)，解決了相控軟開關(guān)在帶載變化時(shí)對(duì)滯后功率管的準(zhǔn)確諧振控制，對(duì)整機(jī)轉(zhuǎn)換效率方面對(duì)比其他類型的軟開關(guān)技術(shù)具有極大的優(yōu)越性，而控制主回路的相對(duì)更簡(jiǎn)潔更穩(wěn)定則帶來(lái)了應(yīng)用的廣泛適應(yīng)性，在高效節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用具有領(lǐng)先水平。 因此，本實(shí)用新型的倍頻相控軟開關(guān)的DC/DC變換電路，是通過相控倍頻電路分別控制兩路完整的移相全橋主轉(zhuǎn)換回路，而通過相控技術(shù)讓兩路主回路依次有序諧振工作，達(dá)到倍頻的目的，且具有以下有益效果 1、極大地減小了功率器件的開關(guān)損耗，有效地提高了效率； 2、雙路全橋變換在重載時(shí)可以相互平衡和分擔(dān)，有效改善了單全橋模式下的過流偏磁失衡等現(xiàn)象； 3、整機(jī)的P麗開關(guān)頻率提高了一倍； 4、電路簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)潔，故障點(diǎn)少，可控穩(wěn)定性高； 5、解決了在變化時(shí)對(duì)滯后功率管的準(zhǔn)確諧振控制，提升了整機(jī)轉(zhuǎn)換效率。
圖1是本實(shí)用新型倍頻相控軟開關(guān)的DC/DC變換電路的示意圖；[0024] 圖2是本實(shí)用新型變換電路中的倍頻相控電路Ul框圖；[0025] 圖3是本實(shí)用新型變換電路中的動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路U2框圖；[0026] 圖4是本實(shí)用新型DC輸入端兩組全橋工作頻率示意圖。
具體實(shí)施方式現(xiàn)結(jié)合附圖說明和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。 圖1是本實(shí)用新型倍頻相控軟開關(guān)的DC/DC變換電路的示意圖，包括包括雙路全橋變換電路、變壓電路、倍頻相控電路Ul、動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路U2及DC輸出電路，其中，[0029] 雙路全橋變換電路，包括兩路全橋變換電路，均連接受控于P麗控制信號(hào)，兩路的輸入端均連接于直流電源輸入端，兩路的輸出端分別連接至變壓電路的變壓器TX1、 TX2的初級(jí)繞組；兩路均是通過變壓器TX1、 TX2完成DC/DC的能量傳遞和電壓變換。其中一路全橋變換電路是由4個(gè)功率開關(guān)管Al A4組成的橋式電路，另一路全橋變換電路是由4個(gè)功率開關(guān)管Bl B4組成的橋式電路，所述功率開關(guān)管Al A4、 Bl B4的控制極與P麗控制信號(hào)P麗A、 P麗B相連。 變壓電路，包括兩個(gè)變壓器TX1、TX2，兩個(gè)變壓器TX1、TX2的初級(jí)繞組分別與雙路全橋變換電路的兩路輸出端相連，兩個(gè)變壓器TX1、TX2的輸出繞組串接后兩輸出端與DC輸出電路相接，在初級(jí)繞組同側(cè)的輔助繞組F1、 F2均與倍頻相控電路U1、動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路U2相連； 倍頻相控電路U1，連接于兩個(gè)變壓器TX1、TX2的輔助繞組F1、F2，控制雙路全橋變換電路和DC輸出電路，并連接于動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路U2 ; 動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路U2，連接于兩個(gè)變壓器TX1、TX2的輔助繞組F1、F2，并連接于倍頻相控電路U1 ; DC輸出電路，連接于變壓器TX1、TX2的輸出繞組，是由4個(gè)功率開關(guān)管Sl S4組成的，所述的功率開關(guān)管Sl S4的控制極連接并受控于P麗控制信號(hào)P麗S。[0034] 進(jìn)一步的，如圖2所示，所述的倍頻相控電路Ul包括檢相電路U12、 P麗控制電路Ull及相控電路U13，檢相電路U12與兩個(gè)變壓器TX1、TX2的輔助繞組F1、F2和P麗控制電路Ull相連，P麗控制電路Ull產(chǎn)生P麗控制信號(hào)P麗A、 P麗B控制所述的雙路全橋變換電路，并接收均流檢測(cè)電路U21輸出的均流反饋信號(hào)，接收動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路U2的信號(hào)，調(diào)節(jié)輸出P麗控制信號(hào)P麗A、 P麗B，控制雙路全橋變換電路的諧振動(dòng)作；P麗控制電路Ull連接于所述的相控電路U13，相控電路U13通過均流檢測(cè)電路U21檢測(cè)變壓器輔助繞組Fl、F2的電流變化，提供均流反饋信號(hào)至倍頻相控電路U1，輸出相控P麗控制信號(hào)P麗S至與之連接的DC輸出電路。這樣，通過移相軟開關(guān)主控芯片，發(fā)出轉(zhuǎn)換電路的基頻P麗信號(hào)，設(shè)計(jì)死區(qū)可控可調(diào)的倍頻電路，分頻出兩路P麗控制信號(hào)P麗A、 P麗B，相差的相角可調(diào)；通過這兩路P麗控制信號(hào)P麗A、 P麗B分別控制兩路全橋變換電路的功率開關(guān)管Al A4、Bl B4，達(dá)到交錯(cuò)有序轉(zhuǎn)換的目的。三組功率開關(guān)管Al A4、B1 B4、S1 S4的開通和截至由倍頻相控電路U1中的P麗控制電路Ull及相控電路U13控制和調(diào)節(jié)。[0035] 如圖3所示，所述的動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路U2連接于兩個(gè)變壓器TX1、TX2的輔助繞組
5F1、F2，并根據(jù)兩個(gè)變壓器TX1、TX2的輔助繞組F1、F2檢測(cè)的電流變化輸入于動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路U2，動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路U2輸出均流反饋信號(hào)至倍頻相控電路U1。由輔助繞組F1、 F2的均流檢測(cè)電路U21，采樣變壓器TX1、TX2的動(dòng)態(tài)電流比例變化，通過運(yùn)放反饋控制均流電流的動(dòng)態(tài)調(diào)整，并影響倍頻相控電路U1的死區(qū)調(diào)整，調(diào)節(jié)全橋負(fù)載的電流均衡，從而達(dá)到均流雙主回路負(fù)載的目的。 如圖4所示，兩路全橋變換電路各自工作在100K基頻下，但各自的P麗信號(hào)波形調(diào)整為互補(bǔ)死區(qū)，也即A橋工作時(shí)B橋截至，A橋截至?xí)rB橋工作，交錯(cuò)進(jìn)行，從而將整個(gè)變換頻率提高了一倍，而軟開關(guān)控制ZVS(零電壓開通或截至)，大大降低功率管的損耗。[0037] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種倍頻相控軟開關(guān)的DC/DC變換電路，其特征在于包括雙路全橋變換電路、變壓電路、倍頻相控電路(U1)、動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路(U2)及DC輸出電路，其中，雙路全橋變換電路，包括兩路全橋變換電路，均連接受控于倍頻相控電路(U1)，兩路的輸入端均連接于直流電源輸入端，兩路的輸出端分別連接至變壓電路的變壓器(TX1、TX2)的初級(jí)繞組；變壓電路，包括兩個(gè)變壓器(TX1、TX2)，兩個(gè)變壓器(TX1、TX2)的初級(jí)繞組分別與雙路全橋變換電路的兩路輸出端相連，兩個(gè)變壓器(TX1、TX2)的輸出繞組串接后兩輸出端與DC輸出電路相接，在初級(jí)繞組同側(cè)的輔助繞組(F1、F2)均與倍頻相控電路(U1)、動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路(U2)相連；倍頻相控電路(U1)，連接于兩個(gè)變壓器(TX1、TX2)的輔助繞組(F1、F2)，控制雙路全橋變換電路和DC輸出電路，并連接于動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路(U2)的均流反饋信號(hào)輸出端；動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路(U2)，連接于兩個(gè)變壓器(TX1、TX2)的輔助繞組(F1、F2)，輸出均流反饋信號(hào)至倍頻相控電路(U1)；DC輸出電路，連接于變壓器(TX1、TX2)的輸出繞組，連接受控于倍頻相控電路(U1)的相控電路(U13)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的倍頻相控軟開關(guān)的DC/DC變換電路，其特征在于所述雙路全橋變換電路的一路全橋變換電路是由4個(gè)功率開關(guān)管(A1 A4)組成的橋式電路，另一路全橋變換電路是由4個(gè)功率開關(guān)管(Bl B4)組成的橋式電路，所述功率開關(guān)管(Al A4、B1 B4)的控制極與倍頻相控電路(Ul)的P麗控制電路(U11)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的倍頻相控軟開關(guān)的DC/DC變換電路，其特征在于所述的倍頻相控電路(Ul)包括檢相電路(U12)、P麗控制電路(U11)及相控電路(U13)，檢相電路(U12)與兩個(gè)變壓器(TX1、 TX2)的輔助繞組(Fl、 F2)和P麗控制電路(U11)相連，P麗控制電路(U11)產(chǎn)生P麗控制信號(hào)(P麗A、 P麗B)控制所述的雙路全橋變換電路，并接收均流檢測(cè)電路(U21)輸出的均流反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)輸出P麗控制信號(hào)(P麗A、P麗B)，P麗控制電路(U11)連接于所述的相控電路(U13)，相控電路(U13)輸出相控P麗控制信號(hào)(P麗S)至與之連接的DC輸出電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的倍頻相控軟開關(guān)的DC/DC變換電路，其特征在于所述的動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路(U2)連接于兩個(gè)變壓器(TX1、TX2)的輔助繞組(F1、F2)，并根據(jù)兩個(gè)變壓器(TX1、TX2)的輔助繞組(F1、F2)檢測(cè)的電流變化輸入于動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路(U2)，動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路(U2)輸出均流反饋信號(hào)至倍頻相控電路(Ul)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的倍頻相控軟開關(guān)的DC/DC變換電路，其特征在于所述的DC輸出電路是由4個(gè)功率開關(guān)管(Sl S4)組成的，所述的功率開關(guān)管(Sl S4)的控制極連接并受控于所述倍頻相控電路(Ul)的相控電路(U13)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種倍頻相控軟開關(guān)的DC/DC變換電路，包括雙路全橋變換電路、變壓電路、倍頻相控電路、動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路及DC輸出電路，其中，變壓電路的初級(jí)繞組與雙路全橋變換電路相連，在初級(jí)繞組同側(cè)的輔助繞組均與倍頻相控電路、動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路相連；倍頻相控電路，控制雙路全橋變換電路和DC輸出電路，并接收動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)整電路的信號(hào)控制雙路全橋變換電路的諧振動(dòng)作。本實(shí)用新型采用相控軟開關(guān)技術(shù)進(jìn)行DC/DC變換，采用雙路全橋變換模式，提高轉(zhuǎn)換變壓器的使用效率，有效改善過流偏磁失衡現(xiàn)象；通過倍頻相控單元，控制直流變換的相位變化，并動(dòng)態(tài)調(diào)整兩路相控電路的負(fù)載平衡，具有電路簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)潔，可控穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M3/10GK201479003SQ20092013943
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月13日
發(fā)明者曾華峰 申請(qǐng)人:廈門拓寶科技有限公司