專利名稱：帶串聯(lián)變壓器的雙路雙管正激直流變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶串聯(lián)變壓器的雙路雙管正激直流變換器，屬于功率變換中的中 大功率直流變換技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，大電流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)?和控制方法的研究有很多。在電路的輸入端與輸出端要求隔離的場(chǎng)合下，此類直流變換器通常使用高頻隔離 變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離。高頻隔離變壓器的損耗和體積在大功率直流變壓器中占有較大比 例，因此如何優(yōu)化設(shè)計(jì)以減小高頻隔離變壓器的損耗和體積至關(guān)重要。雙路雙管正激變換器具有原邊開關(guān)管電壓應(yīng)力低、不存在橋臂直通、可靠性高等 優(yōu)點(diǎn)，而且輸出實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)輸出，輸出等效占空比為輸入兩倍，同時(shí)減小了濾波電感體積，但 是在大功率和可靠性要求高的應(yīng)用場(chǎng)合下，由于該電路是兩路輸入合成一路輸出，副邊整 流電流定額大，器件的選取存在困難。本專利提出一種直流變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——變壓器 串聯(lián)的雙路雙管正激直流變換器。它不但繼承了雙路雙管正激原有的優(yōu)點(diǎn)，且因?yàn)樽儔浩?串聯(lián)從而減小了單個(gè)變壓器的功率定額和副邊的電流定額，為副邊整流器件選取提供了方 便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在傳統(tǒng)的正激變換器的基礎(chǔ)上，結(jié)合直流變壓器的特點(diǎn)，提出一種新型 的正激拓?fù)浞绞?，用以解決大功率高壓輸入低壓大電流輸出場(chǎng)合的功率變換問題。該變換器主電路的特征在于采用兩路正激變換器組合的結(jié)構(gòu)，且每路正激變換 器的變壓器由兩個(gè)變壓器串聯(lián)而成。組合結(jié)構(gòu)如下其中兩路正激變換器的原邊并聯(lián)，兩個(gè) 正激變換器的對(duì)應(yīng)副邊整流后并聯(lián)，即不屬于同一個(gè)變壓器的對(duì)應(yīng)副邊整流后并聯(lián)，并且 共用一路輸出濾波電路(輸出濾波電感和電容)。每個(gè)正激變換器拓?fù)浒ㄩ_關(guān)管、二極 管、帶兩個(gè)副邊的功率變壓器、輸出濾波電感、輸出濾波電容。本專利采用的兩路并聯(lián)輸出的直流變換器，使用隔離型直流變換器拓?fù)淅酶哳l 隔離變壓器實(shí)現(xiàn)隔離功能。這種大功率直流變換器的優(yōu)點(diǎn)是(1)該直流變壓器保留了傳統(tǒng)雙路雙管正激變換器原邊開關(guān)管電壓應(yīng)力低、不存 在橋臂直通、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)；(2)該直流變壓器的拓?fù)涮攸c(diǎn)是每個(gè)變換器中有兩路原邊并聯(lián)，且每路原邊變壓 器由兩個(gè)變壓器串聯(lián)而成，從而減小單個(gè)變壓器的功率定額；(3)直流變換器的兩路原邊在同一頻率下同步交錯(cuò)并聯(lián)工作的設(shè)計(jì)思路減小了輸 入、輸出濾波器體積，并聯(lián)的兩路副邊共用一個(gè)輸出濾波電路(輸出濾波電感和輸出濾波 電容)，減小了系統(tǒng)的體積和重量；
(4)采用多路輸出的直流變換器增大了輸出電流，使得單路的電流定額減小，為器 件選取提供方便。因此該結(jié)構(gòu)的直流變換器非常適用于大電流輸出型場(chǎng)合和副邊整流器件 選取電流受限的情況。


圖1是本發(fā)明電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。圖2是變換器的控制電路的控制框圖。圖3是電路交錯(cuò)工作時(shí)輸出電流的波形圖。圖1——圖3的主要符號(hào)名稱=(I)Uin，Udc, udc, Uref——分別為輸入電壓，輸出電 壓，輸出端的電壓采樣，輸出電壓調(diào)節(jié)器的基準(zhǔn)電壓。OH1, Im—直流變換器中流過電 感的電流采樣，輸出電感Lfl上的電流。(3) ，Qr, Q2, Q2,——分別為直流變換器的原邊開 關(guān)管。(^D1-D4——分別為直流變換器的原邊的續(xù)流二極管。(5)D5-D8——分別為直流變 換器的副邊整流二極管。(6)D9-D1CI——分別為直流變換器的副邊電路的續(xù)流二極管。(7) Lfl-Lf2——分別為直流變換器的副邊濾波電感(^Cfl-Cf2——分別為直流變換器的輸出電 容(9) T1-T4——為隔離變壓器。
具體實(shí)施例方式變壓器串聯(lián)的雙路雙管正激直流變換器的主電路如圖1所示，采用兩路分別帶兩 個(gè)變壓器串聯(lián)的正激變換器的組合結(jié)構(gòu)，即每個(gè)正激電路的變壓器為兩個(gè)變壓器串聯(lián)而 成。兩路正激變換器原邊并聯(lián)，兩路正激變換器的對(duì)應(yīng)副邊并聯(lián)，即不屬于同一個(gè)變壓器的 對(duì)應(yīng)副邊并聯(lián)，并且共用一路輸出濾波電路(輸出濾波電感和電容)。具體的主電路拓?fù)淙鐖D1所示。主體上由兩個(gè)帶兩路副邊的正激變換器組成，兩 路原邊并聯(lián)，兩路副邊交錯(cuò)并聯(lián)，共用一路輸出濾波電路。其中每路雙管正激模塊分別包含 兩個(gè)開關(guān)管、兩個(gè)原邊續(xù)流二極管、兩個(gè)串聯(lián)起來的變壓器、兩個(gè)副邊整流二極管、一個(gè)副 邊續(xù)流二極管、一個(gè)輸出濾波電感和一個(gè)輸出電容。其連接方式為開關(guān)管A的漏極與二 極管D1的陽(yáng)極相連，源極與輸入直流電源Uin的負(fù)端輸出端相連，二級(jí)管D1的陰極與輸入直 流電源Uin的正輸出端相連，同樣的，開關(guān)管Q1.的源極與二極管&的陰極相連，漏極與輸入 直流電源Uin的正端輸出端相連，二級(jí)管A的陽(yáng)極與輸入直流電源Uin的負(fù)輸出端相連；同 理，開關(guān)管％的漏極與二極管D3的陽(yáng)極相連，源極與輸入直流電源Uin的負(fù)端輸出端相連， 二級(jí)管D3的陰極與輸入直流電源Uin的正輸出端相連，同樣的，開關(guān)管Q2，的源極與二極管 D4的陰極相連，漏極與輸入直流電源Uin的正端輸出端相連，二級(jí)管D4的陽(yáng)極與輸入直流 電源Uin的負(fù)輸出端相連；從Qr的源極引出變壓器T1的同名端(同名端如圖所示)，％的 漏極引出變壓器T2的異名端，T1的異名端與T2的同名端串聯(lián)(實(shí)現(xiàn)變壓器原邊串聯(lián))；同 理，從Q2，的源極引出變壓器T3的同名端，A的漏極引出變壓器T4的異名端，T3的異名端與 T4的同名端串聯(lián)J1變壓器副邊同名端連接副邊整流二極管D5的陽(yáng)極，T2變壓器副邊同名 端連接副邊整流二極管D6的陽(yáng)極，T3變壓器副邊同名端連接副邊整流二極管D7的陽(yáng)極，T4 變壓器副邊同名端連接副邊整流二極管D8的陽(yáng)極，四個(gè)副邊的異名端連接在一起；D5與D7 的陰極連接在一起(即實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)并聯(lián))，D9的陽(yáng)極與副邊異名端相連，陰極與D5和D7的陰 極相連；同理，D6與D8陰極連接在一起，D10的陽(yáng)極與副邊異名端相連，陰極與D6和D8的陰 極相連；Lfl的兩端分別與輸出直流電壓的正端和D5, D7, D9的陰極相連，Cfl連接在輸出電壓兩端；Lf2的兩端分別與輸出直流電壓的正端和D6, D8, D10的陰極相連，Cf2連接在輸出電壓 兩端；兩個(gè)正激變換器之間為副邊直流電壓輸出并聯(lián)。變換器中的兩路正激變換器交錯(cuò)工作即Oi1, Qr)與(Q2，Q2O的控制信號(hào)相差 180°。多路輸出大電流輸出型直流變換器采用雙環(huán)控制方案。雙閉環(huán)控制方案的控制框 圖如圖2所示輸出端基準(zhǔn)電壓uMf連接到電壓環(huán)調(diào)節(jié)器的同相輸入端，輸出端的采樣電壓 U。接在電壓環(huán)調(diào)節(jié)器的反相輸入端，電壓環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出與輸出濾波電感電流采樣I1分別 接入電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器的同相輸入端和反相輸入端。電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出與經(jīng)同步信號(hào)調(diào) 節(jié)后的三角波載波交截產(chǎn)生PWM波，該P(yáng)WM波控制直流變換器模的開關(guān)管Oi1, Q1,)，調(diào)節(jié)輸 出電壓，同理另一路正激電路的開關(guān)管( , Q2O也如此控制，不再熬述。實(shí)際工作中，可以 將兩路驅(qū)動(dòng)用一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片完成，即可實(shí)現(xiàn)所需功能。當(dāng)兩路雙管正激電路交錯(cuò)工作時(shí)，(Q15Qr)與^!2，％，)的驅(qū)動(dòng)相差180°，由于副 邊特定的交錯(cuò)連接方式，從而可以實(shí)現(xiàn)副邊輸出等效占空比為輸入的兩倍的效果。如圖3 所示，分別為⑴”仏，)，(Q2, Q2O以及輸出電流的波形，可以看出輸出電流的頻率提高一倍， 從而可以減小輸出電感的體積，等效輸出占空比也提高了一倍。
權(quán)利要求
1. 一種帶串聯(lián)變壓器的雙路雙管正激直流變換器，變換器由兩個(gè)分別帶兩個(gè)串聯(lián)的變 壓器的正激變換器組合而成，兩路雙管正激電路在原邊并聯(lián)，副邊交錯(cuò)并聯(lián)，電路特征為每 路正激電路的變壓器是由兩個(gè)變壓器串聯(lián)而成，變壓器副邊交錯(cuò)并聯(lián)，即不屬于一路正激 電路的變壓器的副邊交錯(cuò)并聯(lián)。
全文摘要
在大電流輸出場(chǎng)合中，傳統(tǒng)雙路雙管正激變換器的副邊整流二極管與續(xù)流二極管承受的電流大，在器件選取上存在困難。在大功率場(chǎng)合中，采用單個(gè)的變壓器，由于單個(gè)變壓器的容量大，其散熱、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安裝存在困難。本發(fā)明提出一種應(yīng)用于大電流輸出型大功率雙管正激直流變換器——帶串聯(lián)變壓器的雙路雙管正激直流變換器，從而解決了副邊單路電流定額過大，器件選取困難的問題，且變壓器串聯(lián)解決了單個(gè)變壓器容量過大的問題。其電路特征如下主電路為兩個(gè)每路原邊帶兩個(gè)串聯(lián)的變壓器的雙管正激變換器，其在原邊并聯(lián)，而副邊采用交錯(cuò)并聯(lián)即兩路變壓器對(duì)應(yīng)副邊相連的結(jié)構(gòu)。降低了單個(gè)變壓器功率定額和副邊整流管和續(xù)流管的電流定額。
文檔編號(hào)H02M3/338GK102064709SQ20101061269
公開日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)