專利名稱：全橋隔離直流變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源技術(shù)，特別涉及一種全橋隔離直流變換器。
背景技術(shù)：
目前，對于車用1. 2kff以上的高壓到低壓DC/DC(直流)變換器，主流技術(shù)采用全橋隔離變換技術(shù)。其典型電路如

圖1所示，隔離變壓器τ原邊繞組接在第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2的接點(diǎn)與第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4的接點(diǎn)之間，在每個周期內(nèi)第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3與第一開關(guān)管Q1、第四開關(guān)管Q4交替導(dǎo)通，導(dǎo)通時間可調(diào)，加到變壓器原邊繞組電壓是幅值為高壓Vin的交變方波。隔離變壓器副邊繞組的兩端與地之間分別接第五整流管Q5、第六整流管Q6，隔離變壓器副邊繞組的中間抽頭經(jīng)第一電感Li、第一電容Cl串接到地，第一電容Cl兩端作為低壓端輸出低壓Vo。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Q1、第四開關(guān)管 Q4導(dǎo)通時，能量從原邊傳輸?shù)礁边叄@時隔離變壓器副邊繞組的兩端所接的第六整流管Q6 開通，第五整流管Q5關(guān)閉，這時候第五整流管Q5等效為一個電容，變壓器T對其進(jìn)行充電。 由于變壓器T本身存在漏電感，充電過程存在LC諧振，從而導(dǎo)致電壓過沖。同樣的，當(dāng)?shù)诙_關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3開通時，第五整流管Q5導(dǎo)通，第六整流管Q6關(guān)閉等效為一個電容，第六整流管Q6也會承受同樣的諧振沖擊電壓。為了避免這一諧振沖擊電壓給隔離變壓器副邊繞組所接整流管帶來傷害，目前通常的做法是外加吸收電阻電容電路來實(shí)現(xiàn)保護(hù)，如圖2所示，在第五整流管Q5、第六整流管 Q6的源漏間分別串接旁路電阻及電容，變壓器漏電感的沖擊能量儲存到第五整流管Q5或第六整流管Q6的旁路電容上，并在下次整流管開通時將能量釋放，沖擊能量最終以旁路電阻發(fā)熱的方式釋放掉，這樣對整流管的沖擊電壓就大大減小了。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是成本低， 方案成熟，缺點(diǎn)是電阻發(fā)熱比較厲害，能量損耗較大，轉(zhuǎn)換效率下降1 1. 5個百分點(diǎn)。為了避免這一諧振沖擊電壓給隔離變壓器副邊繞組所接整流管帶來傷害，另一種設(shè)計方案是將整流管上的沖擊能量收集到電容上，再通過一個Buck電路(降壓式變換電路)做主動吸收，送能量傳給低壓端。如圖3所示，第五整流管Q5、第六整流管Q6的源漏間分別仍然放置一個比較小的RC吸收電路，以吸收高頻部分的諧振能量，其他大部分的諧振能量通過第三二極管D3和第四二極管D4存儲到第三電容C3上，最后在通過buck電路將第三電容C3上的能量傳輸?shù)降蛪憾?。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率和發(fā)熱問題能得到有效的解決，但是由于一個獨(dú)立的buck電路中包括一個或控制開關(guān)管，成本高，也會增加系統(tǒng)控制電路的開銷，增加系統(tǒng)控制難度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種全橋隔離直流變換器，能量損耗較小， 轉(zhuǎn)換效率高，成本低。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的全橋隔離直流變換器，隔離變壓器副邊繞組的兩端與地之間分別接第五整流管、第六整流管，隔離變壓器副邊繞組的中間抽頭經(jīng)第一電感、第一電容串接到地，第一電容兩端作為低壓端輸出低壓；還包括第二變壓器、第二電
感、第一二極管、第二二極管；所述第二變壓器原邊繞組兩端分別同隔離變壓器副邊繞組的兩端相接，所述第二變壓器副邊繞組兩端分別接所述第一二極管、第二二極管的負(fù)端，所述第一二極管、第二二極管的正端接地，所述第二電感一端接所述第二變壓器副邊繞組中間抽頭，另一端接所述第一電感同第一電容的連接端。所述第二變壓器原邊繞組兩端可以分別接第五二極管、第六二極管的負(fù)端，所述隔離變壓器副邊繞組的兩端分別接第五二極管、第六二極管的正端；所述第二變壓器原邊繞組的中間抽頭接所述隔離變壓器副邊繞組的中間抽頭；所述第二變壓器原邊繞組的中間抽頭同所述第二變壓器原邊繞組的兩端間分別接有第五電容、第六電容。所述第二變壓器的變壓比大于等于2小于等于3. 5。所護(hù)第二變壓器的變壓比可以為2. 5。所述第二變壓器的變壓比可以為3。本實(shí)用新型的全橋隔離直流變換器，在基本的全橋隔離轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一主動吸收電路，該主動吸收電路中包括一第二變壓器，基本的全橋隔離轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的隔離變壓器本身存在漏電感產(chǎn)生的諧振沖擊能量，經(jīng)所述第二變壓器原邊傳遞到其副邊，輸出低壓端電壓到全橋隔離直流變換器的低壓端，諧振沖擊能量最終轉(zhuǎn)化為低壓端電壓輸出，能量損耗小，轉(zhuǎn)換效率高；該主動吸收電路不需要控制開關(guān)管，它通過基本的全橋隔離轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的隔離變壓器副邊所接的整流管的開關(guān)過程實(shí)現(xiàn)能量的傳輸，把整流管上的過沖電壓能量轉(zhuǎn)換為低壓端電壓能量輸出到全橋隔離直流變換器低壓端，該電路的開關(guān)頻率及占空比調(diào)制跟隨整個全橋隔離直流變換器的大系統(tǒng)一起變動，無需獨(dú)立的控制電路，簡化了控制復(fù)雜程度，節(jié)省了控制成本及開關(guān)管成本。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是全橋隔離直流變換器的典型電路；圖2是外加吸收電阻電容電路的全橋隔離直流變換器；圖3是外加主動吸收Buck電路的全橋隔離直流變換器；圖4是本實(shí)用新型的全橋隔離直流變換器第一實(shí)施方式電路圖；圖5是本實(shí)用新型的全橋隔離直流變換器第二實(shí)施方式電路圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的全橋隔離直流變換器第一實(shí)施方式如圖4所示，包括隔離變壓器T、 第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4、第五整流管Q5、第六整流管 Q6、第一電感Li、第一電容Cl，還包括第二變壓器T2、第二電感L2、第一二極管D1、第二二極管D2 ；隔離變壓器T、第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4、第五整流管Q5、第六整流管Q6、第一電感Li、第一電容Cl組成了最基本的全橋隔離轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。隔離變壓器T原邊繞組接在第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2的接點(diǎn)與第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4的接點(diǎn)之間，在每個周期內(nèi)第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3與第一開關(guān)管Q1、第四開關(guān)管Q4交替導(dǎo)通，導(dǎo)通時間可調(diào)，加到變壓器原邊繞組電壓是幅值為高壓Vin的交變方波。隔離變壓器副邊繞組的兩端與地之間分別接第五整流管Q5、第六整流管Q6，隔離變壓器副邊繞組的中間抽頭經(jīng)第一電感Li、第一電容Cl串接到地，第一電容Cl兩端作為低壓端輸出低壓Vo。第二變壓器T2、第二電感L2、第一二極管D1、第二二極管D2構(gòu)成一主動吸收電路。 所述第二變壓器T2原邊繞組兩端分別同隔離變壓器T副邊繞組的兩端相接，所述第二變壓器T2副邊繞組兩端分別接所述第一二極管Dl、第二二極管D2的負(fù)端，所述第一二極管Dl、 第二二極管D2的正端接地，所述第二電感L2 —端接所述第二變壓器T2副邊繞組中間抽頭，另一端接所述第一電感Li、第一電容Cl的連接端。由于隔離變壓器副邊繞組的兩端的諧振沖擊電壓大概為正常電壓的兩倍，第二變壓器T2的變壓比大于等于2小于等于3. 5，第二變壓器T2的變壓比可以為2. 5、3等。本實(shí)用新型的全橋隔離直流變換器第二實(shí)施方式如圖5所示，其與第一實(shí)施方式的區(qū)別在于主動吸收電路還包括第五電容C5、第六電容C6、第五二極管D5、第六二極管D6 ； 所述第二變壓器原邊繞組兩端分別接第五二極管、第六二極管的負(fù)端，所述隔離變壓器副邊繞組的兩端分別接第五二極管、第六二極管的正端；所述第二變壓器原邊繞組的中間抽頭接所述隔離變壓器副邊繞組的中間抽頭；所述第二變壓器原邊繞組的中間抽頭同所述第二變壓器原邊繞組的兩端間分別接有第五電容、第六電容。接于第五整流管Q5同所述第二變壓器原邊繞組的中間抽頭間的第五電容C5、第五二極管D5進(jìn)一步加快了第五整流管Q5關(guān)閉時的諧振沖擊電壓的吸收，接于第六整流管 Q6同所述第二變壓器原邊繞組的中間抽頭間的第六電容C6、第六二極管D6進(jìn)一步加快了第六整流管Q6關(guān)閉時的諧振沖擊電壓的吸收。本實(shí)用新型的全橋隔離直流變換器，在基本的全橋隔離轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一主動吸收電路，該主動吸收電路中包括一第二變壓器，基本的全橋隔離轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的隔離變壓器本身存在漏電感產(chǎn)生的諧振沖擊能量，經(jīng)所述第二變壓器原邊傳遞到其副邊，輸出低壓端電壓到全橋隔離直流變換器的低壓端，諧振沖擊能量最終轉(zhuǎn)化為低壓端電壓輸出，能量損耗小，轉(zhuǎn)換效率高；該主動吸收電路不需要控制開關(guān)管，它通過基本的全橋隔離轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的隔離變壓器副邊所接的整流管的開關(guān)過程實(shí)現(xiàn)能量的傳輸，把整流管上的過沖電壓能量轉(zhuǎn)換為低壓端電壓能量輸出到全橋隔離直流變換器低壓端，該電路的開關(guān)頻率及占空比調(diào)制跟隨整個全橋隔離直流變換器的大系統(tǒng)一起變動，無需獨(dú)立的控制電路，簡化了控制復(fù)雜程度，節(jié)省了控制成本及開關(guān)管成本。
權(quán)利要求1.一種全橋隔離直流變換器，隔離變壓器副邊繞組的兩端與地之間分別接第五整流管、第六整流管，隔離變壓器副邊繞組的中間抽頭經(jīng)第一電感、第一電容串接到地，第一電容兩端作為低壓端輸出低壓；其特征在于，還包括第二變壓器、第二電感、第一二極管、第二二極管；所述第二變壓器原邊繞組兩端分別同隔離變壓器副邊繞組的兩端相接，所述第二變壓器副邊繞組兩端分別接所述第一二極管、第二二極管的負(fù)端，所述第一二極管、第二二極管的正端接地，所述第二電感一端接所述第二變壓器副邊繞組中間抽頭，另一端接所述第一電感同第一電容的連接端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全橋隔離直流變換器，其特征在于，所述第二變壓器原邊繞組兩端分別接第五二極管、第六二極管的負(fù)端，所述隔離變壓器副邊繞組的兩端分別接第五二極管、第六二極管的正端；所述第二變壓器原邊繞組的中間抽頭接所述隔離變壓器副邊繞組的中間抽頭； 所述第二變壓器原邊繞組的中間抽頭同所述第二變壓器原邊繞組的兩端間分別接有第五電容、第六電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全橋隔離直流變換器，其特征在于，第二變壓器的變壓比大于等于2小于等于3. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全橋隔離直流變換器，其特征在于，第二變壓器的變壓比為 2. 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全橋隔離直流變換器，其特征在于，第二變壓器的變壓比為3。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種全橋隔離直流變換器，隔離變壓器副邊繞組的兩端與地之間分別接第五整流管、第六整流管，隔離變壓器副邊繞組的中間抽頭經(jīng)第一電感、第一電容串接到地，第一電容兩端作為低壓端輸出低壓；還包括第二變壓器、第二電感、第一二極管、第二二極管；所述第二變壓器原邊繞組兩端分別同隔離變壓器副邊繞組的兩端相接，所述第二變壓器副邊繞組兩端分別接所述第一二極管、第二二極管的負(fù)端，所述第一二極管、第二二極管的正端接地，所述第二電感一端接所述第二變壓器副邊繞組中間抽頭，另一端接所述第一電感同第一電容的連接端。本實(shí)用新型的全橋隔離直流變換器，能量損耗較小，轉(zhuǎn)換效率高，成本低。
文檔編號H02M3/315GK202178707SQ20112027717
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者王偉毅, 王小昆 申請人:聯(lián)合汽車電子有限公司