專(zhuān)利名稱：一種有源鉗位電路的錯(cuò)相并聯(lián)運(yùn)行的方法及實(shí)現(xiàn)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有源鉗位電路的錯(cuò)相并聯(lián)運(yùn) 行的方法及實(shí)現(xiàn)電路。
背景技術(shù)：
目前開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)中涉及到很多拓樸結(jié)構(gòu)，其中包括反激、正激、半橋、 全橋等幾種最基本的電路拓樸結(jié)構(gòu)，這些電路在實(shí)際的工程技術(shù)應(yīng)用中各有千 秋，特別是應(yīng)用在大功率的電源上。例如在混合動(dòng)力車(chē)上，有一個(gè)大功率的DC/DC (約1.5KW左右)，像類(lèi)似于這種電路，正激，反激就不適合，我們大 多采用半橋和全橋的電路，但是半橋和全橋電路也有其缺點(diǎn)，比如輕載特性不 好，成本比較高等?，F(xiàn)有的對(duì)于大功率電源，特別是低壓大電流的電源，目前解決的主要方法 還是全橋或者半橋電路，常用的拓樸是全橋移相或者諧振電路一、 全橋移相電路如圖l所示，全橋移相電路目前在通信電源領(lǐng)域內(nèi)普遍使用，而且在混合 動(dòng)力車(chē)的大功率DC/DC上，業(yè)內(nèi)基本采用的也是此類(lèi)電路。這種全橋移相電路的優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)了 ZVS,開(kāi)關(guān)損耗小，可實(shí)現(xiàn)高 頻化；控制簡(jiǎn)單，可恒頻運(yùn)行。缺點(diǎn)是輕載時(shí)ZVS條件難以滿足，原邊有較 大環(huán)流，而且輸出二極管不能實(shí)現(xiàn)零開(kāi)關(guān)。另外，其控制IC的成本也非常高。。二、 諧振電^各諧振電路分為半橋諧振和全橋諧振，其基本原理是一樣的。如圖2所示， 為全橋諧振電路，這種電路的特點(diǎn)是開(kāi)關(guān)管全范圍ZVS,且輸出二極管是零 電流關(guān)斷；而且其原邊電流波形基本接近正弦，所以其EMC也小。缺點(diǎn)是其 空載特性不好，而且頻率比較高也會(huì)帶來(lái)驅(qū)動(dòng)電路的問(wèn)題；同樣目前含高端驅(qū)動(dòng)的IC成本也比較高。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種有源鉗位電路的錯(cuò)相并聯(lián)運(yùn)行的方 法及實(shí)現(xiàn)電路。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種有源鉗位電路的錯(cuò)相并聯(lián)運(yùn)行的方法，通過(guò)控制芯片IC輸出一對(duì)錯(cuò) 相180°的PWM控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路A和驅(qū)動(dòng)電路B后，分別控制有源 鉗位電路A和有源鉗位電路B，兩路錯(cuò)相的有源鉗位電路A和有源鉗位電路 B再并聯(lián)輸出。一種有源鉗位電路的錯(cuò)相并聯(lián)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)電路，包括控制IC、驅(qū)動(dòng)電路A、 驅(qū)動(dòng)電路B、有源鉗位電路A、有源鉗位電路B、輸出電路；控制IC分別與 驅(qū)動(dòng)電路A、驅(qū)動(dòng)電路B相連，輸出一對(duì)錯(cuò)相180°的PWM控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng) 電路A和驅(qū)動(dòng)電路B,由驅(qū)動(dòng)電路A和驅(qū)動(dòng)電路B分別控制有源鉗位電路A 和有源鉗位電路B，兩路錯(cuò)相的有源鉗位電路A和有源鉗位電路B再并聯(lián)到 輸出電^各。其中，所述有源鉗位電路A包括第一主開(kāi)關(guān)管(Q2 )、第一輔開(kāi)關(guān)管(Ql )、 第一鉗位電容(C1)、第一變壓器(T1)、第一整流二極管(D1)、第二整流二 極管(D2),所述第一主開(kāi)關(guān)管(Q2)的柵極、源極和第一輔開(kāi)關(guān)管(Ql) 的柵極、源極分別接驅(qū)動(dòng)電路A的輸出端；所述第一變壓器(Tl)的原邊分 別與第一輔開(kāi)關(guān)管(Qi)的漏極和第一主開(kāi)關(guān)管(Q2)的漏極相連，所述第 一輔開(kāi)關(guān)管(Ql)的源極通過(guò)第一鉗位電容(CI)與第一主開(kāi)關(guān)管(Q2)的 漏極相連；所述第一輔開(kāi)關(guān)管(Ql)的漏極接電源輸入端(Vin+)，所述第一 主開(kāi)關(guān)管(Q2)的源極接地；所述第一整流二極管(Dl)和第二整流二極管 (D2)陽(yáng)極分別接第一變壓器(Tl)的副邊，其陰極相連；所述第一變壓器 (Tl)的副邊中心抽頭和第一整流二極管(Dl)及第二整流二極管(D2)陰 極接輸出電路；所述有源鉗位電路B包括第二主開(kāi)關(guān)管(Q4)、第二輔開(kāi)關(guān)管(Q3)、第二鉗位電容(C2)、第二變壓器(T2)、第三整流二極管(D3)、第四整流二極 管(D4)，所述第二主開(kāi)關(guān)管(Q4)的'柵極、源極和第二輔開(kāi)關(guān)管(Q3)的 柵極、源極分別接驅(qū)動(dòng)電路B的輸出端；所述第二變壓器(T2)的原邊分別 與第二輔開(kāi)關(guān)管(Q3)的漏極和第二主開(kāi)關(guān)管(Q4)的漏極相連，所述第二 輔開(kāi)關(guān)管(Q3)的源;〖及通過(guò)第二錮-位電容(C2)與第二主開(kāi)關(guān)管(Q4)的漏 極相連；所述第二輔開(kāi)關(guān)管(Q3)的漏極接電源輸入端(Vin+)，所述第二主 開(kāi)關(guān)管(Q4)的源極接地；所述第三整流二極管(D3 )和第四整流二極管(D4) 陽(yáng)極分別接第二變壓器(T2)的副邊，其陰極相連；所述第二變壓器(T2) 的副邊中心抽頭和第三整流二極管(D3)及第四整流二極管(D4)陰極接輸 出電^各。
其中，輸出電路包括第一電感(Ll)、第二電感(L2)、濾波電容(C3)， 所述第一電感(Ll )的一端與第一整流二極管(Dl )和第二整流二極管(D2) 陰極相連，另一端通過(guò)第二電感(L2)與第三整流二極管(D3)和第四整流 二極管(D4)陰極相連；所述濾波電容(C3)的一端與第一電感(Ll)和第 二電感(L2)的中點(diǎn)相連，另一端與第一變壓器(Tl)和第二變壓器(T2) 的副邊中心抽頭相連，所述濾波電容(C3)并聯(lián)在輸出端。
本發(fā)明提出一種有源鉗位錯(cuò)相180° PWM控制雙路直接并聯(lián)運(yùn)行電路的 結(jié)構(gòu)，特別適合大功率(低壓大電流輸出)電源，其濾波電路紋波電流極小， 可靠性高，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低廉，同時(shí)由于是兩路錯(cuò)相運(yùn)行，熱設(shè)計(jì)就變得非 常簡(jiǎn)單，且能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)均流功能、均流度好。


圖1為現(xiàn)有的全橋移相電路原理圖2為現(xiàn)有的諧振電路原理圖3為本發(fā)明電路原理框圖4為本發(fā)明具體電路實(shí)現(xiàn)原理圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的核心思想是本發(fā)明通過(guò)控制芯片IC輸出一對(duì)錯(cuò)相180°的 PWM控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路A和驅(qū)動(dòng)電路B后，分別控制有源鉗位電路A 和有源鉗位電路B，兩路錯(cuò)相的有源鉗位電路A和有源鉗位電路B再并聯(lián)輸 出。為便于對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步理解，現(xiàn)結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì) 描述。請(qǐng)參閱圖3所示，包括控制IC、驅(qū)動(dòng)電路A、驅(qū)動(dòng)電路B、有源鉗位電 路A、有源鉗位電路B、輸出電路；控制IC分別與驅(qū)動(dòng)電路A、驅(qū)動(dòng)電路B 相連，輸出一對(duì)錯(cuò)相180°的PWM控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電路A和驅(qū)動(dòng)電路B，由 驅(qū)動(dòng)電路A和驅(qū)動(dòng)電路B分別控制有源鉗位電路A和有源鉗位電路B，兩路 錯(cuò)相的有源鉗位電路A和有源鉗位電路B再并聯(lián)到輸出電路。如圖4所示，包括PWM控制IC 301 、驅(qū)動(dòng)電路A 3021 、驅(qū)動(dòng)電路B 3022、 有源鉗位電路A3031、有源鉗位電路B 3032、輸出電路304; PWM控制IC 301 分別與驅(qū)動(dòng)電路A3021、驅(qū)動(dòng)電路B3022相連，驅(qū)動(dòng)電路A 3021和驅(qū)動(dòng)電路 B 3022分別驅(qū)動(dòng)有源鉗位電路A3031和有源鉗位電路B 3032后并聯(lián)到輸出電 路304。有源鉗位電路A 3031包括第一主開(kāi)關(guān)管Q2、第一輔開(kāi)關(guān)管Q1、第一鉗 位電容C1、第一變壓器T1、第一整流二極管D1、第二整流二極管D2，所述 第一主開(kāi)關(guān)管Q2的柵極、源極和第一輔開(kāi)關(guān)管Ql的才冊(cè)極、源極分別接驅(qū)動(dòng) 電路A3021的輸出端；所述第一變壓器T1的原邊分別與第一輔開(kāi)關(guān)管Ql的 漏極和第一主開(kāi)關(guān)管Q2的漏極相連，所述第一輔開(kāi)關(guān)管Ql的源極通過(guò)第一 鉗位電容C1與第一主開(kāi)關(guān)管Q2的漏極相連；所述第一輔開(kāi)關(guān)管Ql的漏極接 電源輸入端Vin+,所述第一主開(kāi)關(guān)管Q2的源極接地；所述第一整流二極管 Dl和第二整流二極管D2陽(yáng)極分別接第一變壓器Tl的副邊，其陰極相連；所 述第一變壓器Tl的副邊中心抽頭和第一整流二極管Dl及第二整流二極管D2 陰極接輸出電路403。有源鉗位電路B 3032包括第二主開(kāi)關(guān)管Q4、第二輔開(kāi)關(guān)管Q3、第二鉗位電容C2、第二變壓器T2、第三整流二極管D3、第四整流二極管D4，所述 第二主開(kāi)關(guān)管Q4的柵極、源極和第二輔開(kāi)關(guān)管Q3的柵極、源極分別接驅(qū)動(dòng) 電路B3022的輸出端；所述第二變壓器T2的原邊分別與第二輔開(kāi)關(guān)管Q3的 漏極和第二主開(kāi)關(guān)管Q4的漏極相連，所述第二輔開(kāi)關(guān)管Q3的源極通過(guò)第二 鉗位電容C2與第二主開(kāi)關(guān)管Q4的漏極相連；所述第二輔開(kāi)關(guān)管Q3的漏極接 電源輸入端Vin+,所述第二主開(kāi)關(guān)管Q4的源極接地；所述第三整流二極管 D3和第四整流二極管D4陽(yáng)極分別接第二變壓器T2的副邊，其陰極相連；所 述第二變壓器T2的副邊中心抽頭和第三整流二極管D3及第四整流二極管D4 陰極接輸出電路403。輸出電路304包括第一電感L1、第二電感L2、濾波電容C3，所述第一 電感Ll的一端與第一整流二極管Dl和第二整流二極管D2陰極相連，另一端 通過(guò)第二電感L2與第三整流二極管D3和第四整流二極管D4陰極相連；所述 濾波電容C3的一端與第一電感L1和第二電感L2的中點(diǎn)相連，另一端與第一 變壓器Tl和第二變壓器T2的副邊中心抽頭相連，所述濾波電容C3并聯(lián)在輸 出端。本發(fā)明中PWM控制IC以UC3825為例，其脈寬調(diào)制信號(hào)OutA及OutB 信號(hào)分別為PWM控制IC發(fā)出對(duì)稱的PWM信號(hào)PWMA和PWMB,經(jīng)過(guò)驅(qū) 動(dòng)電路A和輝動(dòng)電路B，驅(qū)動(dòng)MOS管Q1，Q2，Q3,Q4。 Q2及Q4 MOS管定義 為主開(kāi)關(guān)管，Q1及Q3 MOS管定義為輔開(kāi)關(guān)管。Cl和C2為鉗位電容,T1和 T2為主變壓器，Dl、 D2、 D3、 D4為整流二極管，L1和L2為輸出電感，C3 為濾波電容。其工作原理如下當(dāng)UC3825芯片上電后，PWMA及PWMB會(huì)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，假設(shè)PWMA 信號(hào)先為高電平，則Q2主開(kāi)關(guān)管零電壓導(dǎo)通，同時(shí)D1 二極管正向?qū)芰?傳送至次級(jí)，同時(shí)在PWMA信號(hào)為高電平區(qū)間，Q3輔開(kāi)關(guān)管也是開(kāi)通，也 是變壓器T2消磁過(guò)程，同時(shí)輸出端二級(jí)管D4正向?qū)?，也給輸出側(cè)續(xù)流提 供能量，為下一個(gè)周期主開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通提供零電壓條件。然后主開(kāi)關(guān)管Q2驅(qū)動(dòng)脈沖關(guān)斷，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)設(shè)置，這時(shí)輔開(kāi)關(guān)管Q1開(kāi)始導(dǎo)通，Tl消^茲過(guò)程 開(kāi)始，同時(shí)也為負(fù)載提供能量，下一個(gè)周期又重新開(kāi)始，這樣不斷循環(huán)。以上對(duì)本發(fā)明所提供的 一種有源鉗位電路的錯(cuò)相并聯(lián)運(yùn)行的方法及實(shí)現(xiàn)了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想；同時(shí)，對(duì)于 本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均 會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1、一種有源鉗位電路的錯(cuò)相并聯(lián)運(yùn)行的方法，其特征在于，通過(guò)控制芯片IC輸出一對(duì)錯(cuò)相180°的PWM控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路A和驅(qū)動(dòng)電路B后，分別控制有源鉗位電路A和有源鉗位電路B，兩路錯(cuò)相的有源鉗位電路A和有源鉗位電路B再并聯(lián)輸出。
2、 一種有源鉗位電路的錯(cuò)相并聯(lián)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)電路，其特征在于，包括控 制IC、驅(qū)動(dòng)電路A、驅(qū)動(dòng)電路B、有源鉗位電路A、有源鉗位電路B、輸出電 路；控制IC分別與驅(qū)動(dòng)電路A、驅(qū)動(dòng)電路B相連，輸出一對(duì)錯(cuò)相180°的PWM 控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電路A和驅(qū)動(dòng)電路B，由驅(qū)動(dòng)電路A和驅(qū)動(dòng)電路B分別控制 有源鉗位電路A和有源鉗位電路B，兩路錯(cuò)相的有源鉗位電路A和有源鉗位 電路B再并聯(lián)到輸出電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的有源鉗位電路的錯(cuò)相并聯(lián)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)電路，其 特征在于，所述有源4計(jì)位電路A包括第一主開(kāi)關(guān)管(Q2)、第一輔開(kāi)關(guān)管(Q1 )、 第一鉗位電容(C1)、第一變壓器(T1)、第一整流二極管(Dl)、第二整流二 極管(D2),所述第一主開(kāi)關(guān)管(Q2)的柵極、源極和第一輔開(kāi)關(guān)管(Ql) 的柵極、源極分別接驅(qū)動(dòng)電路A的輸出端；所述第一變壓器(Tl)的原邊分 別與第一輔開(kāi)關(guān)管(Ql)的漏極和第一主開(kāi)關(guān)管(Q2)的漏極相連，所述第 一輔開(kāi)關(guān)管(Ql)的源極通過(guò)第一鉗位電容(Cl)與第一主開(kāi)關(guān)管(Q2)的 漏極相連；所述第一輔開(kāi)關(guān)管(Ql)的漏才及接電源輸入端(Vin+)，所述第一 主開(kāi)關(guān)管(Q2)的源才及接地；所述第一整流二極管(Dl)和第二整流二極管(D2)陽(yáng)極分別接第一變壓器(Tl)的副邊，其陰極相連；所述第一變壓器 (Tl)的副邊中心抽頭和第一整流二極管(Dl)及第二整流二極管(D2)陰 極接輸出電路；所述有源鉗位電路B包括第二主開(kāi)關(guān)管(Q4)、第二輔開(kāi)關(guān)管(Q3)、第 二鉗位電容(C2)、第二變壓器(T2)、第三整流二極管(D3)、第四整流二極 管(D4)，所述第二主開(kāi)關(guān)管(Q4)的柵極、源極和第二輔開(kāi)關(guān)管(Q3)的 柵極、源極分別接驅(qū)動(dòng)電路B的輸出端；所述第二變壓器(T2)的原邊分別 與第二輔開(kāi)關(guān)管(Q3)的漏極和第二主開(kāi)關(guān)管(Q4)的漏極相連，所述第二輔開(kāi)關(guān)管(Q3)的源極通過(guò)第二鉗位電容(C2)與第二主開(kāi)關(guān)管(Q4)的漏 極相連；所述第二輔開(kāi)關(guān)管(Q3)的漏極接電源輸入端(Vin+)，所述第二主 開(kāi)關(guān)管(Q4 )的源極接地；所述第三整流二極管(D3 )和第四整流二極管(D4 ) 陽(yáng)極分別接第二變壓器(T2)的副邊，其陰極相連；所述第二變壓器(T2) 的副邊中心抽頭和第三整流二極管(D3)及第四整流二極管(D4)陰極接輸 出電路。
4、根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的有源鉗位電路的錯(cuò)相并聯(lián)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)電路， 其特征在于，輸出電路包括第一電感(Ll)、第二電感(L2)、濾波電容(C3), 所述第一電感(Ll )的一端與第一整流二極管(Dl)和第二整流二極管(D2) 陰極相連，另一端通過(guò)第二電感(L2)與第三整流二極管(D3)和第四整流 二極管(D4)陰極相連；所述濾波電容(C3)的一端與第一電感(Ll)和第 二電感(L2)的中點(diǎn)相連，另一端與第一變壓器(Tl)和第二變壓器(T2) 的副邊中心抽頭相連，所述濾波電容(C3)并聯(lián)在輸出端。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有源鉗位電路的錯(cuò)相并聯(lián)運(yùn)行的方法及實(shí)現(xiàn)電路，該實(shí)現(xiàn)電路包括控制IC、驅(qū)動(dòng)電路A、驅(qū)動(dòng)電路B、有源鉗位電路A、有源鉗位電路B、輸出電路；控制IC分別與驅(qū)動(dòng)電路A、驅(qū)動(dòng)電路B相連，輸出一對(duì)錯(cuò)相180°的PWM控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電路A和驅(qū)動(dòng)電路B，由驅(qū)動(dòng)電路A和驅(qū)動(dòng)電路B分別控制有源鉗位電路A和有源鉗位電路B，兩路錯(cuò)相的有源鉗位電路A和有源鉗位電路B再并聯(lián)到輸出電路。本發(fā)明中一種有源鉗位錯(cuò)相180°PWM控制雙路直接并聯(lián)運(yùn)行電路的結(jié)構(gòu)，特別適合大功率(低壓大電流輸出)電源，其濾波電路紋波電流極小，可靠性高，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低廉，同時(shí)由于是兩路錯(cuò)相運(yùn)行，熱設(shè)計(jì)就變得非常簡(jiǎn)單，且能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)均流功能，均流度好。
文檔編號(hào)H02M3/22GK101227148SQ200710124569
公開(kāi)日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者吳壬華, 英 李 申請(qǐng)人:吳壬華