本發(fā)明涉及開關(guān)變換器領(lǐng)域，特別涉及不對稱半橋反激開關(guān)變換器。
背景技術(shù)：
：電力電子的領(lǐng)域飛速發(fā)展，使得高頻開關(guān)電源的應(yīng)用越來越廣泛。傳統(tǒng)的工業(yè)和民用開關(guān)電源的輸入端經(jīng)常需要從電網(wǎng)取電，經(jīng)過電源內(nèi)部的整流濾波電路后，變成較高的直流電，再輸入到功率轉(zhuǎn)換電路，變成低壓直流電，為負載提供電能。為了適應(yīng)不同國家的電網(wǎng)標準，一般兩相交流輸入的開關(guān)電源，其輸入電壓范圍為85VAC～264VAC，整流濾波后的直流電壓約為120VDC～373VDC。用于這種場合的開關(guān)電源，根據(jù)功率的不同，供其選擇的電路拓撲較多，如具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等特點的反激、正激電路；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但具有軟開關(guān)功能的LLC、不對稱半橋、移相全橋電路等等。隨著新能源產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，電動汽車、風力發(fā)電、光伏等行業(yè)對超高超寬輸入電壓范圍的開關(guān)電源的需求越來越多，且要求越來越嚴苛。電動汽車行業(yè)的充電樁使用的電源要求輸入電壓范圍為200VDC～800VDC，有的要求達到1000VDC上限；風力發(fā)電及光伏行業(yè)的光伏匯流箱、逆變器等使用的電源產(chǎn)品要求輸入電壓范圍達150VDC～1500VDC。如此寬范圍、高輸入電壓的應(yīng)用提高了開關(guān)電源的設(shè)計難度，包括開關(guān)管電壓應(yīng)力處理；輸入電壓升高導(dǎo)致開關(guān)管的開通和關(guān)斷損耗增大，引起的熱處理；變壓器工藝設(shè)計等等。目前行業(yè)寬范圍、高輸入電壓的開關(guān)電源采用普通反激或正激電路實現(xiàn)，其實際應(yīng)用電路是把變壓器原邊功率繞組分成兩個或兩個以上，分別接開關(guān)管，然后再串聯(lián)起來達到耐高壓的目的(電路如圖1和圖2所示，該方案為現(xiàn)有公知技術(shù)，此處不再詳細介紹)。但是這兩種拓撲是硬開關(guān)，而且不能回收漏感能量，因此限制了小功率產(chǎn)品的效率和體積。并且，其難以應(yīng)用于中大功率的寬范圍、高輸入電壓的開關(guān)電源中。因為由漏感所引起的電壓尖峰應(yīng)力和高的輸入電壓導(dǎo)致開關(guān)管承受很高的電壓應(yīng)力；加之是硬開關(guān)，開關(guān)損耗很大，管子發(fā)熱嚴重，所以必須選擇更高耐壓、更大體積的開關(guān)管，成本升急劇增加。而高耐壓的開關(guān)管導(dǎo)通阻抗和結(jié)電容都比較大，進一步惡化了產(chǎn)品的效率。特別是近年來業(yè)內(nèi)對更大功率高輸入電壓開關(guān)電源的需求逐漸增多，上述電路拓撲在該應(yīng)用場合表現(xiàn)出來的缺點尤為明顯。電源效率低導(dǎo)致的溫升高和體積大和使用高耐壓開關(guān)管導(dǎo)致的成本高的問題，嚴重制約了高壓電源的發(fā)展。電力電子行業(yè)對高功率密度、高可靠性和小體積的開關(guān)電源的需求，衍生了軟開關(guān)技術(shù)的發(fā)展。軟開關(guān)技術(shù)目前仍是電力電子領(lǐng)域研究的技術(shù)熱點之一。它是利用電感、電容諧振的原理，使開關(guān)電源的開關(guān)管實現(xiàn)零電壓開通或零電流關(guān)斷，從而減小開關(guān)管的開關(guān)損耗，顯著的提升了產(chǎn)品的效率。但諸如LLC和不對稱半橋等具有軟開關(guān)功能的電路，由于其占空比要求小于0.5，并且開關(guān)管的應(yīng)力等于輸入電壓，所以較難應(yīng)用在寬范圍、高輸入電壓的開關(guān)電源上，一般在前級接有一級預(yù)穩(wěn)壓環(huán)節(jié)。而常規(guī)的不對稱半橋反激電路雖然占空比可大于0.5，但其開關(guān)管的應(yīng)力等于輸入電壓，故也不適用于高輸入電壓的場合。以上為公知技術(shù)，這里不再詳細介紹。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明為解決上述的問題，提供一種不對稱半橋反激電路，應(yīng)用于寬范圍、高輸入電壓的開關(guān)電源中，其具有軟開關(guān)功能，提升了產(chǎn)品的效率；且原邊開關(guān)管在關(guān)斷時電壓應(yīng)力低，不需要選擇特殊的高耐壓開關(guān)管，降低成本。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種不對稱半橋反激電路，包括輸入正端、輸入負端、變壓器、與變壓器的原邊繞組連接的原邊電路和與變壓器的副邊繞組連接的副邊電路，原邊電路包括第一電容和第二電容，第一電容的一端與輸入正端連接，第一電容的另一端與第二電容的一端連接，第二電容的另一端與輸入負端連接；變壓器具有串聯(lián)的第一原邊繞組和第二原邊繞組，還具有第一副邊繞組；原邊電路還包括：四個開關(guān)管，即第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管，四個開關(guān)管的漏-源極依次串聯(lián)連接在輸入正端與輸入負端之間，其中第一開關(guān)管和第三開關(guān)管為主開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；第二開關(guān)管和第四開關(guān)管為鉗位開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；主開關(guān)管與鉗位開關(guān)管驅(qū)動信號互補，且兩個驅(qū)動信號之間有一個死區(qū)時間；兩個電感，即第一電感和第二電感，是變壓器的原邊繞組的漏感；兩個電容，即第三電容和第四電容；變壓器的第一原邊繞組的同名端通過第一電感與第二開關(guān)管的漏極連接，第一原邊繞組的異名端通過第三電容分別與第二開關(guān)管的源極及第一電容的另一端連接；第二原邊繞組的同名端通過第二電感與第四開關(guān)管的漏極連接，第二原邊繞組的異名端通過第四電容分別與第四開關(guān)管的源極及第二電容的另一端連接；在主開關(guān)管導(dǎo)通、鉗位開關(guān)管關(guān)斷時，輸入電壓施加在第一電感、第一原邊繞組、第三電容、第二電感、第二原邊繞組和第四電容依序組成的串聯(lián)回路中，產(chǎn)生諧振；在主開關(guān)管和鉗位開關(guān)管都截止的第一死區(qū)時間，四個開關(guān)管的結(jié)電容經(jīng)串聯(lián)回路產(chǎn)生諧振，抽取鉗位開關(guān)管結(jié)電容的能量，用以實現(xiàn)鉗位開關(guān)管的零電壓開通；在主開關(guān)管關(guān)斷、鉗位開關(guān)管導(dǎo)通時，第一電感、第一原邊繞組、第三電容與第二開關(guān)管組成第一諧振回路；第二電感、第二原邊繞組、第四電容與第四開關(guān)管組成第二諧振回路；在主開關(guān)管和鉗位開關(guān)管都截止的第二死區(qū)時間，四個開關(guān)管的結(jié)電容經(jīng)串聯(lián)回路產(chǎn)生諧振，抽取主開關(guān)管結(jié)電容的能量，用以實現(xiàn)主開關(guān)管的零電壓開通。優(yōu)選的，所述原邊電路還包括第一電阻，第一電阻串聯(lián)在第一電容的另一端與第三電容之間。優(yōu)選的，所述變壓器還具有與第二原邊繞組串聯(lián)的第三原邊繞組；所述原邊電路還包括第六電容、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第三電感和第七電容，第六電容的一端與第二電容的另一端連接，第六電容的另一端與輸入負端連接；第五開關(guān)管和第六開關(guān)管與所述四個開關(guān)管依序串聯(lián)連接在輸入正端與輸入負端之間，其中第五開關(guān)管為主開關(guān)管，第六開關(guān)管為鉗位開關(guān)管；變壓器第三原邊繞組的同名端通過第三電感與第六開關(guān)管的漏極連接，第三原邊繞組的異名端通過第七電容分別與第六開關(guān)管的源極及第六電容的另一端連接；在主開關(guān)管導(dǎo)通、鉗位開關(guān)管關(guān)斷時，輸入電壓施加在第一電感、第一原邊繞組、第三電容、第二原邊繞組、第四電容、第三原邊繞組和第七電容依序組成的串聯(lián)回路中，產(chǎn)生諧振；在主開關(guān)管和鉗位開關(guān)管都截止的第一死區(qū)時間，六個開關(guān)管的結(jié)電容經(jīng)串聯(lián)回路產(chǎn)生諧振，抽取鉗位開關(guān)管結(jié)電容的能量，用以實現(xiàn)鉗位開關(guān)管的零電壓開通；在主開關(guān)管關(guān)斷、鉗位開關(guān)管導(dǎo)通時，第一原邊繞組、第三電容與第二開關(guān)管組成第一諧振回路；第二原邊繞組、第四電容與第四開關(guān)管組成第二諧振回路；第三原邊繞組、第七電容與第六開關(guān)管組成第三諧振回路；在主開關(guān)管和鉗位開關(guān)管都截止的第二死區(qū)時間，六個開關(guān)管的結(jié)電容經(jīng)串聯(lián)回路產(chǎn)生諧振，抽取主開關(guān)管結(jié)電容的能量，用以實現(xiàn)主開關(guān)管的零電壓開通。優(yōu)選的，所述原邊電路還包括第一電阻和第二電阻，第一電阻串聯(lián)在第一電容的另一端與第三電容之間；第二電阻串聯(lián)在第二電容的另一端與第四電容之間。優(yōu)選的，所述不對稱半橋反激電路的副邊電路，包括第一二極管和第五電容，第一二極管的陽極與變壓器的第一副邊繞組的異名端連接，第一二極管的陰極與第五電容的一端連接，同時引出作為輸出正極；第五電容的另一端與第一副邊繞組的同名端連接，同時引出作為輸出負極。本發(fā)明還提供一種不對稱半橋反激電路，包括一只反激變壓器、第一二極管、第一電感、第二電感、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管，所述的變壓器包括第一原邊繞組、第二原邊繞組、第一副邊繞組。其連接關(guān)系為：所述的第一電容和所述的第二電容串聯(lián)，串聯(lián)后的兩端子一端接輸入電壓的正極，同時接所述的第一開關(guān)管的漏極，另一端接輸入電壓的負極，同時接所述的第四開關(guān)管的源極；所述的第一開關(guān)管的源極接所述的第二開關(guān)管的漏極；所述的第一開關(guān)管的源極同時還連接于所述的第一電感的一端；所述的第一電感的另一端接所述變壓器的第一原邊繞組的同名端；所述變壓器的第一原邊繞組的異名端接所述的第三電容的一端；所述的第三電容的另一端接所述第二開關(guān)管的源極，同時還連接于所述的第一電容和第二電容串聯(lián)后的中間節(jié)點，同時還連接于所述的第三開關(guān)管的漏極；所述的第三開關(guān)管的源極接所述的第四開關(guān)管的漏極；所述的第三開關(guān)管的源極同時還連接于所述的第二電感的一端；所述的第二電感的另一端接所述變壓器的第二原邊繞組的同名端；所述變壓器的第二原邊繞組的異名端接所述的第四電容的一端；所述的第四電容的另一端接所述第四開關(guān)管的源極；第四電容的另一端還與輸入負端連接；所述變壓器的第一副邊繞組的異名端接所述的第一二極管的陽極；所述的第一二極管的陰極接所述的第五電容的一端，同時作為輸出正極；所述的第五電容的另一端接所述變壓器的第一副邊繞組的同名端，同時作為輸出負極。所述的第一開關(guān)管、所述的第三開關(guān)管為主開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；所述的第二開關(guān)管、所述的第四開關(guān)管為鉗位開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；主開關(guān)管與鉗位開關(guān)管驅(qū)動信號互補，且兩個驅(qū)動信號之間有一個死區(qū)時間。作為原始技術(shù)方案的等同技術(shù)方案，一種不對稱半橋反激電路，其特征在于：包括一只反激變壓器、第一二極管、第一電感、第二電感、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管，所述的變壓器包括第一原邊繞組、第二原邊繞組、第一副邊繞組。其連接關(guān)系為：所述的第一電容和所述的第二電容串聯(lián)，串聯(lián)后的兩端子一端接輸入電壓的正極，同時接所述的第二開關(guān)管的漏極，另一端接輸入電壓的負極，同時接所述的第三開關(guān)管的源極；所述的第二開關(guān)漏極還接所述的第一電感的一端；所述的第一電感的另一端接所述變壓器的第一原邊繞組的同名端；所述變壓器的第一原邊繞組的異名端接所述的第三電容的一端；所述的第三電容的另一端接所述的第二開關(guān)管的源極，同時還連接于所述的第一開關(guān)管的漏極；所述的第一開關(guān)管的源極接所述的第四開關(guān)管的漏極，同時還連接于所述的第一電容和第二電容串聯(lián)后的中間節(jié)點；所述的第四開關(guān)管的漏極還連接于所述的第二電感的一端；所述的第二電感的另一端接所述變壓器的第二原邊繞組的同名端；所述變壓器的第二原邊繞組的異名端接所述的第四電容的一端；所述的第四電容的另一端接所述的第四開關(guān)管的源極，同時還連接于所述第三開關(guān)管的漏極；所述變壓器的第一副邊繞組的異名端接所述的第一二極管的陽極；所述的第一二極管的陰極接所述的第五電容的一端，同時作為輸出正極；所述的第五電容的另一端接所述變壓器的第一副邊繞組的同名端，同時作為輸出負極。所述的第一開關(guān)管、所述的第三開關(guān)管為主開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；所述的第二開關(guān)管、所述的第四開關(guān)管為鉗位開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；主開關(guān)管與鉗位開關(guān)管驅(qū)動信號互補，且兩個驅(qū)動信號之間有一個死區(qū)時間。優(yōu)選的，所述的開關(guān)管是N-MOS管。優(yōu)選的，所述的第一電感可以是所述變壓器的第一原邊繞組的漏感。優(yōu)選的，所述的第二電感可以是所述變壓器的第二原邊繞組的漏感。優(yōu)選的，所述的第一電感和第二電感也可以是獨立的電感元件。優(yōu)選的，所述的第一電容和第二電容串聯(lián)后的中間節(jié)點，到所述第一開關(guān)管的源極之間接有一只電阻。作為原始技術(shù)方案的改進，在其基礎(chǔ)上，所述的變壓器增加一個第三原邊繞組，同時電路還增加第六電容、第七電容、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第三電感；改進后的電路連接關(guān)系為：所述的第六電容與所述的第一電容和所述的第二電容串聯(lián)，串聯(lián)后的兩端子一端接輸入電壓的正極，同時接所述的第一開關(guān)管的漏極，另一端接輸入電壓的負極，同時接所述的第六開關(guān)管的源極；所述的第一開關(guān)管的源極接所述的第二開關(guān)管的漏極；所述的第一開關(guān)管的源極同時還連接于所述的第一電感的一端；所述的第一電感的另一端接所述變壓器的第一原邊繞組的同名端；所述變壓器的第一原邊繞組的異名端接所述的第三電容的一端；所述的第三電容的另一端接所述第二開關(guān)管的源極，同時還連接于所述的第一電容和第二電容串聯(lián)后的中間節(jié)點，同時還連接于所述的第三開關(guān)管的漏極；所述的第三開關(guān)管的源極接所述的第四開關(guān)管的漏極；所述的第三開關(guān)管的源極同時還連接于所述的第二電感的一端；所述的第二電感的另一端接所述變壓器的第二原邊繞組的同名端；所述變壓器的第二原邊繞組的異名端接所述的第四電容的一端；所述的第四電容的另一端接所述第四開關(guān)管的源極，同時還連接于所述的第二電容和第六電容串聯(lián)后的中間節(jié)點，同時還連接于所述的第五開關(guān)管的漏極；所述的第五開關(guān)管的源極接所述的第六開關(guān)管的漏極；所述的第五開關(guān)管的源極同時還連接于所述的第三電感的一端；所述的第三電感的另一端接所述變壓器的第三原邊繞組的同名端；所述變壓器的第三原邊繞組的異名端接所述的第七電容的一端；所述的第七電容的另一端接所述第六開關(guān)管的源極；所述變壓器的第一副邊繞組的異名端接所述的第一二極管的陽極；所述的第一二極管的陰極接所述的第五電容的一端，同時作為輸出正極；所述的第五電容的另一端接所述變壓器的第一副邊繞組的同名端，同時作為輸出負極；所述的第一開關(guān)管、所述的第三開關(guān)管、所述的第五開關(guān)管為主開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；所述的第二開關(guān)管、所述的第四開關(guān)管、所述的第六開關(guān)管為鉗位開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；主開關(guān)管與鉗位開關(guān)管驅(qū)動信號互補，且兩個驅(qū)動信號之間有一個死區(qū)時間。作為等同技術(shù)方案的改進，在其基礎(chǔ)上，所述的變壓器增加一個第三原邊繞組，同時電路還增加第六電容、第七電容、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第三電感；改進后的電路連接關(guān)系為：所述的第六電容與所述的第一電容和所述的第二電容串聯(lián)，串聯(lián)后的兩端子一端接輸入電壓的正極，同時接所述的第二開關(guān)管的漏極，另一端接輸入電壓的負極，同時接所述的第五開關(guān)管的源極；所述的第二開關(guān)漏極還接所述的第一電感的一端；所述的第一電感的另一端接所述變壓器的第一原邊繞組的同名端；所述變壓器的第一原邊繞組的異名端接所述的第三電容的一端；所述的第三電容的另一端接所述的第二開關(guān)管的源極，同時還連接于所述的第一開關(guān)管的漏極；所述的第一開關(guān)管的源極接所述的第四開關(guān)管的漏極，同時還連接于所述的第一電容和第二電容串聯(lián)后的中間節(jié)點；所述的第四開關(guān)管的漏極還連接于所述的第二電感的一端；所述的第二電感的另一端接所述變壓器的第二原邊繞組的同名端；所述變壓器的第二原邊繞組的異名端接所述的第四電容的一端；所述的第四電容的另一端接所述的第四開關(guān)管的源極，同時還連接于所述第三開關(guān)管的漏極；所述的第三開關(guān)管的源極接所述的第六開關(guān)管的漏極，同時還連接于所述的第二電容和第六電容串聯(lián)后的中間節(jié)點；所述的第六開關(guān)管的漏極還連接于所述的第三電感的一端；所述的第三電感的另一端接所述變壓器的第三原邊繞組的同名端；所述變壓器的第三原邊繞組的異名端接所述的第七電容的一端；所述的第七電容的另一端接所述的第六開關(guān)管的源極，同時還連接于所述第五開關(guān)管的漏極；所述變壓器的第一副邊繞組的異名端接所述的第一二極管的陽極；所述的第一二極管的陰極接所述的第五電容的一端，同時作為輸出正極；所述的第五電容的另一端接所述變壓器的第一副邊繞組的同名端，同時作為輸出負極；所述的第一開關(guān)管、所述的第三開關(guān)管、所述的第五開關(guān)管為主開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；所述的第二開關(guān)管、所述的第四開關(guān)管、所述的第六開關(guān)管為鉗位開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；主開關(guān)管與鉗位開關(guān)管驅(qū)動信號互補，且兩個驅(qū)動信號之間有一個死區(qū)時間。優(yōu)選的，所述的開關(guān)管是N-MOS管。優(yōu)選的，所述的第一電感可以是所述變壓器的第一原邊繞組的漏感。優(yōu)選的，所述的第二電感可以是所述變壓器的第二原邊繞組的漏感。優(yōu)選的，所述的第三電感可以是所述變壓器的第三原邊繞組的漏感。優(yōu)選的，所述的第一電感、第二電感、第三電感也可以是獨立的電感元件。優(yōu)選的，所述的第一電容和第二電容串聯(lián)后的中間節(jié)點，到所述第一開關(guān)管的源極之間接有一只電阻。優(yōu)選的，所述的第二電容和第六電容串聯(lián)后的中間節(jié)點，到所述第三開關(guān)管的源極之間接有一只電阻。本發(fā)明原始技術(shù)方案的工作原理會在實施例中詳細說明，這里簡述一下，穩(wěn)態(tài)時，所述的第一開關(guān)管和第三開關(guān)管同時開通。輸入電壓施加在第一電感、第一原邊繞組、第三電容、第二電感、第二原邊繞組、第四電容的串聯(lián)回路中，發(fā)生諧振。由于第一原邊繞組和第二原邊繞組感量較大，諧振頻率低于開關(guān)頻率，所以勵磁電流近似線性增加，所述的第一原邊繞組和第二原邊儲能。此時所述的第二開關(guān)管和第四開關(guān)管兩端電壓為輸入電壓的二分之一。當所述的第一開關(guān)管和第三開關(guān)管截止時，所述的第二開關(guān)管和第四開關(guān)管也還未開啟，此時間段為死區(qū)時間。在這段死區(qū)時間內(nèi)因為所述的第一電感、第二電感、第一原邊繞組和第二原邊繞組要續(xù)流，所述的第一開關(guān)管、第三開關(guān)管、第二開關(guān)管、第四開關(guān)管的結(jié)電容，第一電感、第一原邊繞組、第三電容、第二電感、第二原邊繞組、第四電容發(fā)生諧振，抽取所述的第二開關(guān)管和第四開關(guān)管結(jié)電容的能量，第二開關(guān)管和第四開關(guān)管兩端電壓下降。同時給所述的第一開關(guān)管和第三開關(guān)管結(jié)電容充電，第一開關(guān)管和第三開關(guān)管兩端電壓上升。當所述第一開關(guān)管和第三開關(guān)管的結(jié)電容電壓達到最高，所述第二開關(guān)管和第四開關(guān)管的結(jié)電容電壓被抽到零時，在所述的第二開關(guān)管和第四開關(guān)管柵極施加驅(qū)動信號，這樣就實現(xiàn)了鉗位開關(guān)管的零電壓開通，零電壓開通英文簡寫為ZVS。此時所述的第一二極管正向?qū)ǎ儔浩鞯谝辉吚@組和第二原邊繞組被反射電壓鉗位，同時向第一副邊繞組釋放能量，勵磁電流線性下降，到零后負向線性增加。同時，所述的第一電感與第三電容發(fā)生諧振，所述的第一原邊繞組中的電流按正弦波的軌跡變化；所述的第二電感與第四電容發(fā)生諧振；所述的第二原邊繞組中的電流按正弦波的軌跡變化。此時所述的第一開關(guān)管和第三開關(guān)管兩端電壓為輸入電壓的二分之一。當所述的第二開關(guān)管和第四開關(guān)管截止時，所述的第一開關(guān)管和第三開關(guān)管也還未開啟，此時間段為死區(qū)時間。在這段死區(qū)時間內(nèi)，因為所述的第一電感和第二電感要續(xù)流，所述的第一開關(guān)管、第三開關(guān)管、第二開關(guān)管、第四開關(guān)管的結(jié)電容，第一電感、第三電容、第二電感、第四電容發(fā)生諧振，抽取所述的第一開關(guān)管和第三開關(guān)管結(jié)電容的能量，第一開關(guān)管和第三開關(guān)管兩端電壓下降。同時給所述的第二開關(guān)管和第四開關(guān)管結(jié)電容充電，第二開關(guān)管和第四開關(guān)管兩端電壓上升。當所述第二開關(guān)管和第四開關(guān)管的結(jié)電容電壓達到最高，所述第一開關(guān)管和第三開關(guān)管的結(jié)電容電壓被抽到零時，在所述的第一開關(guān)管和第三開關(guān)管柵極施加驅(qū)動信號，這樣就實現(xiàn)了主開關(guān)管的ZVS。這樣就完成一個周期，接著繼續(xù)按照同樣的過程重復(fù)工作。從上述工作原理可以看出，在主開關(guān)管開通，鉗位開關(guān)管截止階段，第一電感、第一原邊繞組、第三電容、第二電感、第二原邊繞組、第四電容組成一個串聯(lián)諧振回路，發(fā)生諧振，給變壓器原邊繞組儲能的同時，為實現(xiàn)鉗位開關(guān)管的ZVS提供條件。而在主開關(guān)管截止，鉗位開關(guān)管開通階段，第一電感和第三電容組成一個獨立的諧振回路，第二電感和第四電容組成另一個獨立的諧振回路，即兩個獨立的諧振回路并聯(lián)為負載釋放能量，同時為實現(xiàn)各自諧振回路內(nèi)的主開關(guān)管ZVS提供條件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：1、所有開關(guān)管可以實現(xiàn)ZVS，提高整機效率。2、工作過程中，開關(guān)管截止時的電壓均為輸入電壓的一半，且變壓器漏感參與諧振，開關(guān)管沒有尖峰電壓應(yīng)力，便于使用普通的開關(guān)管，降低成本。附圖說明圖1為現(xiàn)有寬范圍、高輸入電壓開關(guān)電源采用的反激電路圖；圖2為現(xiàn)有寬范圍、高輸入電壓開關(guān)電源采用的正激電路圖；圖3-1為本發(fā)明第一實施例不對稱半橋反激電路的原理圖；圖3-2為本發(fā)明第一實施例不對稱半橋反激電路的原理圖，其中標示有諧振回路，虛線所示即為主開關(guān)管Q1、Q3開通，鉗位開關(guān)管Q2、Q4截止時的諧振回路；實線所示即為鉗位開關(guān)管Q2、Q4開通，主開關(guān)管Q1、Q3截止時，兩個獨立的諧振回路；圖4為本發(fā)明第一實施例不對稱半橋反激電路工作波形圖；圖5為本發(fā)明第二實施例不對稱半橋反激電路的原理圖；圖6為本發(fā)明第三實施例不對稱半橋反激電路的原理圖；圖7為本發(fā)明第四實施例不對稱半橋反激電路的原理圖；圖8為本發(fā)明第五實施例不對稱半橋反激電路的原理圖。具體實施方式第一實施例圖3-1示出了本發(fā)明第一實施例不對稱半橋反激電路的電路圖，一種不對稱半橋反激電路，包括電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5，N-MOS管Q1、N-MOS管Q2、N-MOS管Q3、N-MOS管Q4，輸出整流二極管D1。反激變壓器T1包括：第一原邊繞組Lp1、第二原邊繞組Lp2、第一副邊繞組Ls1，第一電感為Lp1的漏感Lk1，第二電感為Lp2的漏感Lk2。實際應(yīng)用中，電感Lp1、Lp2也可以是外置獨立的電感元件。其具體連接關(guān)系為：電容C1和電容C2串聯(lián)，串聯(lián)后的兩端子一端接輸入電壓的正極，同時接N-MOS管Q1的漏極；電容C1和電容C2串聯(lián)后兩端子的另一端接輸入電壓的負極，同時接N-MOS管Q4的源極；所述的N-MOS管Q1源極接N-MOS管Q2的漏極，同時還連接于電感Lk1的一端；電感Lk1的另一端接原邊繞組Lp1的同名端；原邊繞組Lp1的異名端接電容C3的一端；電容C3的的另一端接N-MOS管Q2的源極，同時還連接于電容C1和電容C2串聯(lián)后的中間節(jié)點，同時還連接于N-MOS管Q3的漏極；N-MOS管Q3的源極接所N-MOS管Q4的漏極；N-MOS管Q3源極同時還連接于電感Lk2的一端；電感Lk2的另一端接原邊繞組Lp2的同名端；原邊繞組Lp2的異名端接電容C4的一端；電容C4的另一端接N-MOS管Q4的源極；所述的副邊繞組Ls1的異名端接二極管D1的陽極；二極管D1的陰極接電容C5的一端，同時作為輸出正極；電容C5的另一端接副邊繞組Ls1的同名端，同時作為輸出負極。本實施例工作原理如下：穩(wěn)態(tài)工作時的波形如圖4所示，N-MOS管Q1和N-MOS管Q3是主開關(guān)管，N-MOS管Q2和N-MOS管Q4是鉗位開關(guān)管。Vgs1、Vgs2、Vgs3和Vgs4分別是N-MOS管Q1、N-MOS管Q2、N-MOS管Q3和N-MOS管Q4的驅(qū)動信號波形；Vds1、Vds2、Vds3和Vds4分別是N-MOS管Q1、N-MOS管Q2、N-MOS管Q3和N-MOS管Q4的漏、源極電壓波形；Ir1是流過電感Lk1的諧振電流波形；Ir2是流過電感Lk2的諧振電流波形；Im1是流過原邊繞組Lp1的勵磁電流波形；Im2是流過原邊繞組Lp2的勵磁電流波形；Id1是流過副邊繞組Ls1的電流波形。設(shè)主開關(guān)管的驅(qū)動信號占空比為D，則鉗位開關(guān)管的占空比為(1-D)，為避免主管和鉗位管共通，需要留有一定的死區(qū)時間，工作周期為T。在t0～t1階段內(nèi)，驅(qū)動信號Vgs1和驅(qū)動信號Vgs3為高電平，驅(qū)動信號Vgs2和驅(qū)動信號Vgs4為低電平，主開關(guān)管開通，鉗位開關(guān)管截止。輸入電壓施加在由電感Lk1、原邊繞組Lp1、電容C3、電感Lk2、原邊繞組Lp2、電容C4組成的串聯(lián)回路中，發(fā)生諧振。如圖3-2中虛線所示即為主開關(guān)管Q1、Q3開通，鉗位開關(guān)管Q2、Q4截止時的諧振回路。由于原邊繞組Lp1和原邊繞組Lp2電感量較大，諧振頻率小于開關(guān)頻率，所以勵磁電流Im近似線性增加，原邊繞組Lp1和原邊繞組Lp2儲能。勵磁電流Im1與諧振電流Ir1相等，勵磁電流Im2與諧振電流Ir2相等，輸出整流二極管D1截止。此時N-MOS管Q2和N-MOS管Q4兩端電壓分別為輸入電壓的二分之一。在t1時刻，驅(qū)動信號Vgs1和驅(qū)動信號Vgs3變?yōu)榈碗娖剑瑫r驅(qū)動信號Vgs2和驅(qū)動信號Vgs4仍為低電平，主開關(guān)管和鉗位開關(guān)管都截止。在t1～t2階段的死區(qū)時間內(nèi)，因為電感電流不能突變，電感Lk1、原邊繞組Lp1、電感Lk2和原邊繞組Lp2需要續(xù)流，故主開關(guān)管和鉗位開關(guān)管漏、源極的結(jié)電容，電感Lk1、原邊繞組Lp1、電容C3、電感Lk2、原邊繞組Lp2、電容C4發(fā)生諧振，抽取N-MOS管Q2和N-MOS管Q4漏、源極結(jié)電容的能量，N-MOS管Q2和N-MOS管Q4兩端電壓下降。同時給N-MOS管Q1和N-MOS管Q3漏、源極的結(jié)電容充電，N-MOS管Q1和N-MOS管Q3兩端電壓上升。當N-MOS管Q1和N-MOS管Q3漏、源極結(jié)電容電壓達到最高，N-MOS管Q2和N-MOS管Q4漏、源極結(jié)電容電壓被抽到零后，在t2時刻，驅(qū)動信號Vgs2和驅(qū)動信號Vgs4變?yōu)楦唠娖?。這樣，由于N-MOS管Q2和N-MOS管Q4的漏、源極電壓在驅(qū)動信號變?yōu)楦唠娖街耙呀档搅?，故只需通過諧振回路參數(shù)的設(shè)計，不需增加其他電路，就可實現(xiàn)N-MOS管Q2和N-MOS管Q4等鉗位開關(guān)管的ZVS。此階段內(nèi)，勵磁電流Im1與諧振電流Ir1相等，勵磁電流Im2與諧振電流Ir2相等，輸出整流二極管D1截止。勵磁電流Im1和勵磁電流Im2由于原邊繞組Lp1和原邊繞組Lp2兩端的電壓降低，所以雖然在增加但是幅度非常小。在t2時刻，鉗位開關(guān)管導(dǎo)通，電感Lk1、原邊繞組Lp1、電容C3、N-MOS管Q2組成一個獨立的諧振回路，電容C3兩端電壓Vc直接加在電感Lk1和原邊繞組Lp1上；電感Lk2、原邊繞組Lp2、電容C4、N-MOS管Q4組成另一個獨立的諧振回路，電容C4兩端電壓Vc直接加在電感Lk2和原邊繞組Lp2上。如圖3-2中實線所示即為鉗位開關(guān)管Q2、Q4開通，主開關(guān)管Q1、Q3截止時，兩個獨立的諧振回路。副邊二極管正向?qū)āＴ趖2～t3階段，原邊繞組Lp1和原邊繞組Lp2被輸出反射電壓鉗位去磁，向副邊釋放能量，勵磁電流Im1和勵磁電流Im2線性下降，到零后負向線性增加。同時，電感Lk1與電容C3發(fā)生諧振，諧振電流Ir1按正弦波的軌跡變化；電感Lk2與電容C4發(fā)生諧振，諧振電流Ir2按正弦波的軌跡變化。勵磁電流Im1與諧振電流Ir1的差值乘以原邊繞組Lp1與副邊繞組Ls1的匝比N1，加上勵磁電流Im2與諧振電流Ir2的差值乘以原邊繞組Lp2與副邊繞組Ls1的匝比N2，等于流過副邊繞組Ls1的電流，即N1(Im1-Ir1)+N2(Im2-Ir2)＝Id1在t2～t3階段內(nèi)，N-MOS管Q1和N-MOS管Q3兩端電壓為輸入電壓的二分之一。在t3時刻，驅(qū)動信號Vgs2和驅(qū)動信號Vgs4變?yōu)榈碗娖?，同時驅(qū)動信號Vgs1和驅(qū)動信號Vgs3仍為低電平，主開關(guān)管和鉗位開關(guān)管都截止。在t3～t4階段的死區(qū)時間內(nèi)，因為電感電流不能突變，電感Lk1和電感Lk2需要續(xù)流，故主開關(guān)管和鉗位開關(guān)管的結(jié)電容，電感Lk1、電容C3、電感Lk2、電容C4發(fā)生諧振，抽取N-MOS管Q1和N-MOS管Q3結(jié)電容的能量，N-MOS管Q1和N-MOS管Q3兩端電壓下降。同時給N-MOS管Q2和N-MOS管Q4漏、源極的結(jié)電容充電，N-MOS管Q2和N-MOS管Q4兩端電壓上升。當N-MOS管Q2和N-MOS管Q4結(jié)電容電壓達到最高，N-MOS管Q1和N-MOS管Q3結(jié)電容電壓被抽到零后，在t4時刻，驅(qū)動信號Vgs1和驅(qū)動信號Vgs3變?yōu)楦唠娖?。這樣，由于N-MOS管Q1和N-MOS管Q3的漏、源極電壓在驅(qū)動信號變?yōu)楦唠娖街耙呀档搅悖手恍柰ㄟ^諧振回路參數(shù)的設(shè)計，不需增加其他電路，就可實現(xiàn)N-MOS管Q1和N-MOS管Q3等主開關(guān)管的ZVS。此時勵磁電流Im1與諧振電流Ir1相等，勵磁電流Im2與諧振電流Ir2相等，輸出整流二極管D1截止。這樣就完成一個周期，接著繼續(xù)按照同樣的過程重復(fù)工作。本發(fā)明的優(yōu)點顯而易見：1、從電路本身來看，它能夠?qū)崿F(xiàn)軟開關(guān)，效率高。2、從開關(guān)管選型來看，工作過程中，開關(guān)管截止時的電壓均為輸入電壓的一半，且變壓器漏感參與諧振，開關(guān)管沒有尖峰電壓應(yīng)力，便于使用普通的開關(guān)管。3、從變壓器繞制工藝上來看，其漏感被利用參與諧振，不需要特殊的繞制方式來減小漏感，有利于實現(xiàn)變壓器的自動化機繞工藝。現(xiàn)分別用圖1所示方案和本發(fā)明技術(shù)方案設(shè)計200W開關(guān)電源，輸入電壓范圍為250VDC～900VDC，輸出24V/8.3A，將兩個方案的效率、開關(guān)管電壓應(yīng)力等指標進行對比，進一步說明。表1圖1所示方案與本發(fā)明技術(shù)方案滿載效率對比測試結(jié)果輸入電壓圖1所示方案本發(fā)明技術(shù)方案250VDC87％91％600VDC90％92％900VDC89％91％從表1測試數(shù)據(jù)看，本發(fā)明技術(shù)方案效率優(yōu)于傳統(tǒng)的圖1所示方案，特別是低壓輸入時，輸入電流大，由于本技術(shù)方案的軟開關(guān)功能和選擇低耐壓的N-MOS管，大幅降低了開關(guān)管的損耗，顯著提升了電源的效率。表2圖1所示方案與本發(fā)明技術(shù)方案開關(guān)管電壓應(yīng)力對比測試結(jié)果N-MOS圖1所示方案本發(fā)明技術(shù)方案Q1692V450VQ2692V450VQ3----450VQ4----450V從表2測試數(shù)據(jù)看，本發(fā)明技術(shù)方案中的四個N-MOS管電壓應(yīng)力均為輸入電壓的一半，可選用常用的600V耐壓的管子。而傳統(tǒng)的圖1所示方案中的N-MOS管電壓應(yīng)力等于輸入電壓的一半，加上輸出反射電壓，再加上漏感產(chǎn)生的電壓尖峰，遠大于本專利技術(shù)方案中的N-MOS管電壓應(yīng)力，考慮留一定電壓余量，且是硬開關(guān)，需要選擇耐壓800V以上，結(jié)電容小，導(dǎo)通阻抗小的N-MOS管。而這種規(guī)格的N-MOS管比常用600V耐壓的高出1～2倍的價格。第二實施例圖5為本發(fā)明第二實例不對稱半橋反激電路的電路圖，與第一實施例不同之處在于，主開關(guān)管和鉗位開關(guān)管的位置變化。其具體連接關(guān)系為：所述的電容C1和電容C2串聯(lián)，串聯(lián)后的兩端子一端接輸入電壓的正極，同時接所述的N-MOS管Q2的漏極，另一端接輸入電壓的負極，同時接所述的N-MOS管Q3的源極；N-MOS管Q2的漏極還接所述的電感Lk1的一端；電感Lk1的另一端接所述變壓器的原邊繞組Lp1的同名端；原邊繞組Lp1的異名端接所述的電容C3的一端；電容C3的另一端接所述的N-MOS管Q2的源極，同時還連接于所述的N-MOS管Q1的漏極；N-MOS管Q1的源極接所述的N-MOS管Q4的漏極，同時還連接于所述的電容C1和電容C2串聯(lián)后的中間節(jié)點；所述的N-MOS管Q4的漏極還連接于所述的電感Lk2的一端；電感Lk2的另一端接所述變壓器的原邊繞組Lp2的同名端；原邊繞組Lp2的異名端接所述的電容C4的一端；電容C4的另一端接所述的N-MOS管Q4的源極，同時還連接于所述的N-MOS管Q3的漏極；所述的副邊繞組Ls1的異名端接二極管D1的陽極；二極管D1的陰極接電容C5的一端，同時作為輸出正極；電容C5的另一端接副邊繞組Ls1的同名端，同時作為輸出負極；所述的N-MOS管Q1、N-MOS管Q3為主開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；所述的N-MOS管Q2、N-MOS管Q4為鉗位開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；主開關(guān)管與鉗位開關(guān)管驅(qū)動信號互補，且兩個驅(qū)動信號之間有一個死區(qū)時間。本實施例同樣可以實現(xiàn)N-MOS管的ZVS，且每個N-MOS管截止時漏、源極的電壓為輸入電壓的二分之一。第三實施例圖6為第三實例的電路圖，與第一實施例不同之處在于，所述的變壓器增加第三原邊繞組Lp3，電容C6、電容C7、N-MOS管Q5、N-MOS管Q6、原邊繞組Lp3的漏感Lk3。實際應(yīng)用中，電感Lp3也可以是外置獨立的電感元件。在第一實施例的基礎(chǔ)上，新增元件的連接關(guān)系為：所述的電容C6與所述的電容C1和電容C2串聯(lián)，串聯(lián)后的兩端子一端接輸入電壓的正極，另一端接輸入電壓的負極，同時接所述的N-MOS管Q6的源極；所述的電容C2和電容C6串聯(lián)后的中間節(jié)點接所述的N-MOS管Q4的源極，同時還連接于所述的N-MOS管Q5的漏極；所述的N-MOS管Q5的源極接所述的N-MOS管Q6的漏極，同時還連接于所述的電感Lk3的一端；所述的電感Lk3的另一端接所述變壓器原邊繞組Lp3的同名端；所述變壓器原邊繞組Lp3的異名端接所述的電容C7的一端；所述的電容C7的另一端接所述的N-MOS管Q6的源極；所述的N-MOS管Q1、N-MOS管Q3、N-MOS管Q5為主開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；所述的N-MOS管Q2、N-MOS管Q4、N-MOS管Q6為鉗位開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；主開關(guān)管與鉗位開關(guān)管驅(qū)動信號互補，且兩個驅(qū)動信號之間有一個死區(qū)時間。本實施例同樣可以實現(xiàn)N-MOS管的ZVS，且每個N-MOS管截止時漏、源極的電壓為輸入電壓的三分之一，適合用于輸入電壓更高的開關(guān)電源上。第四實施例圖7為第四實例的電路圖，與第二實施例不同之處在于，變壓器增加第三原邊繞組Lp3，電容C6、電容C7、N-MOS管Q5、N-MOS管Q6、原邊繞組Lp3的漏感Lk3。實際應(yīng)用中，電感Lp3也可以是外置獨立的電感元件。在第二實施例的基礎(chǔ)上，新增元件的連接關(guān)系為：所述的電容C6與所述的電容C1和電容C2串聯(lián)，串聯(lián)后的兩端子一端接輸入電壓的正極，另一端接輸入電壓的負極，同時接所述的N-MOS管Q5的源極；所述的電容C2和電容C6串聯(lián)后的中間節(jié)點接所述的N-MOS管Q3的源極，同時還連接于所述的N-MOS管Q6的漏極；N-MOS管Q6的漏極還連接于所述的電感Lk3的一端；電感Lk3的另一端接所述變壓器的原邊繞組Lp3的同名端；原邊繞組Lp3的異名端接所述的電容C7的一端；電容C7的另一端接所述的N-MOS管Q6的源極，同時還連接于所述的N-MOS管Q5的漏極。所述的N-MOS管Q1、N-MOS管Q3、N-MOS管Q5為主開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；所述的N-MOS管Q2、N-MOS管Q4、N-MOS管Q6為鉗位開關(guān)管，且驅(qū)動信號同步；主開關(guān)管與鉗位開關(guān)管驅(qū)動信號互補，且兩個驅(qū)動信號之間有一個死區(qū)時間。本實施例同樣可以實現(xiàn)N-MOS管的ZVS，且每個N-MOS管截止時漏、源極的電壓為輸入電壓的三分之一，適合用于輸入電壓更高的開關(guān)電源上。第五實施例圖8為第五實例的電路圖，與第一實施例不同之處在于，電容C1和電容C2串聯(lián)后的中點到N-MOS管Q2的源極之間還接有電阻R1，其他連接關(guān)系不變。電阻R1的作用是：由于電容C1、N-MOS管Q1、電感Lk1、原邊繞組Lp1、電容C3所組成的串聯(lián)回路，與電容C2、N-MOS管Q3、電感Lk2、原邊繞組Lp2、電容C4所組成的串聯(lián)回路的阻抗不可能完全相等(由于元件參數(shù)精度偏差導(dǎo)致)，會引起兩個回路的峰值電流有所差異。該電阻取值要適當大于兩個回路阻抗的差值，以削弱阻抗不完全相等的影響，最大限度地縮小兩個回路峰值電流的差異。同理，第五實施例的串入電阻方案也適用于第三實施例，即在電容C2與電容C6串聯(lián)后的中點到N-MOS管Q6的源極之間還接有電阻R2，其他連接關(guān)系不變。電阻R2的作用與電阻R1的作用基本相同。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，如輸出整流二極管D1換成MOS管，作同步整流；變壓器再增加一個或多個原邊繞組、N-MOS管、電感、電容；變壓器增加一個或多個副邊繞組，變成多路輸出等等；這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍，這里不再用實施例贅述，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。當前第1頁1 2 3