對稱式rcd箝位的正-反激變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及電阻、電容、二極管（簡稱RCD) W及副邊電容猜位的正-反激變 換器，設(shè)及包含DC/DC變換器的電源供應(yīng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 已有技術(shù)的電阻、電容、二極管（簡稱RCD)復(fù)位單管正激變換器如圖1所示，其占 空比可W大于50%，適用于低成本的寬范圍輸入的場合。但是該電路拓?fù)渲虚_關(guān)管的電壓 應(yīng)力過大，是電源電壓的2倍，因此不適應(yīng)于高壓輸入場合，并且其勵磁復(fù)位的方式是一種 耗能的復(fù)位方式，它的勵磁能量消耗在電阻R上，該樣復(fù)位電阻R也需要采用功率比較大的 電阻，不僅增大了變換器的體積，而且變換器的效率也大打折扣。
[0003] 為了降低開關(guān)管的電壓應(yīng)力，并且提高變換器的效率，有人提出了如圖2所示的 雙管對稱式RCD猜位正激變換器。包括了直流電源Vi。、變壓器T、第一主開關(guān)管Qi、第二主 開關(guān)管第一主開關(guān)管的漏極與直流電源的正極相連，源級與變壓器原邊繞組的一端相 連，第二開關(guān)管的源級與直流電源的負(fù)極相連，漏極與變壓器的原邊繞組的另一端相連，在 電源的正極和第二主開關(guān)管漏極與變壓器原邊繞組的接點間有第一復(fù)位支路，在電源的負(fù) 極與第一主開關(guān)管源級與變壓器原邊繞組的接點間有第二復(fù)位支路，變壓器的副邊繞組與 整流電路相連。該變換器每個主開關(guān)管的電壓應(yīng)力為單管正激變換器的一半，約等于電源 輸入的電壓，適用于高電壓輸入場合。并且電阻Ri及R 2消耗的不是所有的激磁能量，而是 激磁能量的一部分，該大大提高了變換器的效率。此種電路拓?fù)溆姓伎毡却笥?0% W及電 壓應(yīng)力低的特點，但是作為寬范圍輸入，其輸出輸入電壓比（V?ut/Vj和占空比D的關(guān)系是 D的關(guān)系，在通常的四種情況中；D，1/ (1-D)，D/ (1-D)，D (1-D)，該四種關(guān)系在寬范圍輸入場 合適應(yīng)性為D/ (1-D) >1/ (1-D)〉D〉D (1-D)。因此寬范圍適應(yīng)性要差一些。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 鑒于現(xiàn)用技術(shù)的W上不足，本實用新型的目的是提供一種占空比大于50%，寬電 壓輸入，開關(guān)管電壓應(yīng)力低，并且具有較高效率的對稱式RCD猜位正-反激變換器。使之能 克服現(xiàn)有技術(shù)的W上不足。在勵磁電感電流連續(xù)模式時，能夠?qū)崿F(xiàn)副邊開關(guān)管零電壓轉(zhuǎn)換 狂VS)。
[0005] 本實用新型的目的是通過如下的手段實現(xiàn)的。
[0006] 對稱式RCD猜位的正-反激型變換器，包括對稱式RCD猜位電路110、變壓器T和 由變壓器副邊的第S開關(guān)管Qs與儲能電容C 1相連接的變換電路。變壓器T的副邊繞組設(shè) 置由第S主開關(guān)管〇3、儲能電容。和整流電路（112)構(gòu)成的反激變換裝置（111);第S主開 關(guān)管Qs的漏極與副邊繞組的一端相連，第S主開關(guān)管的Q 3源級與整流電路相連，儲能電容 的正極與副邊繞組的另一端相連，負(fù)極與整流電路相連。
[0007] 本實用新型克服了傳統(tǒng)單管正-反激變換器開關(guān)管電壓應(yīng)力高的缺點，有利于降 低開關(guān)管應(yīng)力和效率的提升。在勵磁電感電流連續(xù)模式時，實現(xiàn)副邊開關(guān)管零電壓轉(zhuǎn)換 狂vs)，同時工作在一定條件勵磁電感電流斷續(xù)模式時，能夠?qū)崿F(xiàn)原邊開關(guān)管零電壓轉(zhuǎn)換。 該變換器占空比大于50 %，主開關(guān)管電壓應(yīng)力低，可用于高電壓、寬電壓輸入，并且具有較 高轉(zhuǎn)化效率的場合。
【附圖說明】
[000引圖1是已有技術(shù)的RCD復(fù)位單管正激變換器；
[0009] 圖2是已有技術(shù)的雙管對稱式RCD猜位正激變換器；
[0010] 圖3是本實用新型的對稱式RCD猜位正-反激變換器；
[0011] 圖4是本實用新型在連續(xù)工作模式下各階段工作過程圖，其中（a)為階段 ;化）為階段 2[ti，t2]，（C)為階段 3[t2，t3]，（d)為階段 4[t3，tJ，（e)為階段 5 [t4, tg];
[0012] 圖5是本實用新型的對稱式RCD猜位正-反激變換器在激磁電流連續(xù)情況下的關(guān) 鍵波形；
[0013] 圖6是本實用新型的對稱式RCD猜位正-反激變換器中交錯RCD輸入電壓與吸收 電容關(guān)系圖；
[0014] 圖7是本實用新型的對稱式RCD猜位正-反激變換器在激磁電流斷續(xù)情況下的關(guān) 鍵波形。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明：
[0016] 如圖3所示；對稱式RCD猜位正-反激變換器，包括直流電源Vi。，變壓器T，第一 主開關(guān)Qi，第二主開關(guān)92,第立主開關(guān)第一主開關(guān)的漏極與直流電源的正極相連，源級 與變壓器原邊繞組的一端相連，第二主開關(guān)的源級與直流電源的負(fù)極相連，漏極與變壓器 原邊繞組的另一端相連，在電源的正極和第二主開關(guān)漏極與變壓器原邊繞組的接點間接有 第一復(fù)位支路，在電源的負(fù)極和第一主開關(guān)源級與變壓器原邊繞組的接點間有第二復(fù)位支 路，變壓器的副邊繞組是由第=主開關(guān)管、儲能電容和整流電路相連的。第=主開關(guān)管的漏 極與副邊繞組的一端相連，第=主開關(guān)管的源級與整流電路相連，儲能電容的正極與副邊 繞組的另一端相連，負(fù)極與整流電路相連。
[0017] 在此方案中，RCD猜位電路110可W是RCD復(fù)位電路抑或是其他形式的復(fù)位電路。 整流電路可W是半波整流電路或零式半波整流電路或倍流整流電路或巧事全波整流電路 或同步整流電路。各整流電路中的整流器可W是二極管，也可W是同步整流管。
[001引本實用新型中變壓器原邊與RCD猜位正激變換器原邊具有相同的拓?fù)洌鵚其 繼承了其占空比可W大于50%和電壓應(yīng)力低的特點。根據(jù)各主開關(guān)管Qi、02、Q進(jìn)關(guān)斷的 (l-D)T期間變壓器激磁電流是否過零，將其定義為激磁電流連續(xù)狀態(tài)（MCCM)和激磁電流 斷續(xù)狀態(tài)（MDCM)。下面定量的描述在各種工作狀態(tài)下該變換器的特性及設(shè)計方法：
[0019] 由于MDCM狀態(tài)下主開關(guān)管Qs關(guān)斷期間其兩端的電壓會發(fā)生振蕩，需要加入RCD猜 位電路作為副邊漏感緩沖，而MCCM狀態(tài)下只需并聯(lián)一個電容即可實現(xiàn)漏感能量，下面對變 換器工作在MCCM+LCCM(濾波電感電流連續(xù)模式）下一個開關(guān)周期T內(nèi)的工作模態(tài)進(jìn)行分 析，工作過程如圖4所示：
[0020] (a)階段[t。, ti] :t。時刻開關(guān)管Q 1、〇2、〇3均導(dǎo)通，激磁電流i m線性上升，
[002U 變壓器副邊與電容電壓VCi疊加，變換器工作在正激方式，副邊二極管D。關(guān)斷，該 階段激磁電流變化量Aim可W表示為：
[0022] = (1)
[002引 化）階段扣，t2] :ti時刻開關(guān)管Qi、Q2、Q3均關(guān)斷，原邊漏電感Llkp與寄生電容CdssI、 諧振作用，副邊漏電感L Iks與電容C4和C諧振作用，由于副邊漏電感電流峰值與濾波 電感Li相同，副邊二極管D。維持關(guān)斷狀態(tài)。
[0024] (C)階段[t2，t3]:t擁刻開關(guān)管Qi與Q2上電壓之和等于￥;。、￥。、￥。之和，漏電感 電流ilkp開始通過二極管D 1、向V 1。、Vc2、Vc3流動，伴隨著V C2與V C3的輕微上化開關(guān)管Q 1 與化上電壓也跟隨上升。由于副邊漏電感電流下降速度比濾波電感快，因而副邊二極管D。 導(dǎo)通。
[002引 （d)階段[t3, :t擁刻變壓器原副邊漏感放電完畢，副邊電流i點向，激磁電流 通過變壓器副邊與Vci、D0、Q3流通，工作在Flyback狀態(tài)。同時濾波電感繼續(xù)通過D。續(xù)流。 由于開關(guān)管Qs上電壓與i S非關(guān)聯(lián)，i S通過電容C 4與C流通使其電壓下降。
[0026] (e)階段氏，*5]:*擁刻電容〔4與〇。553上電壓已經(jīng)下降為零，電流15將通過開關(guān) 管Qs的體二極管流通構(gòu)成Flyback變換器，15時刻整個開關(guān)周期結(jié)束。
[0027] 由圖5中i,和Vw波形可知，在開關(guān)管關(guān)斷期間，開關(guān)管Q 3上電容C 4在副邊漏電 感作用正向充電，漏電感放電結(jié)束，變換器工作在Flyback模式，電容C4實現(xiàn)反向放電，在 很短的時間內(nèi)電壓降至0,電流i,通過體二極管流通，整個過程實現(xiàn)開關(guān)管Q 3零電壓轉(zhuǎn)換。 [002引根據(jù)變換器不同的激磁電流情況，將變換器分為勵磁電流連續(xù)狀態(tài)和勵磁電流斷 續(xù)狀態(tài)進(jìn)行具體的設(shè)計分析。
[0029] (1)勵磁電流連續(xù)狀態(tài)
[0030] 由變換器在Flyback模式的工作原理分析，變換器工作在勵磁電感電流連續(xù)模式 (MCCM)時中間級電容。上電壓可W表示為：
[0031]
【主權(quán)項】
1. 對稱式RCD猜位的正-反激變換器，包括對稱式RCD猜位電路（110)、變壓器T和由 變壓器副邊的第S開關(guān)管Qs與儲能電容C 1相連接的變換電路，其特征在于，變壓器T的副 邊繞組設(shè)置由第=主開關(guān)管〇3、儲能電容。和整流電路（112)構(gòu)成的反激變換裝置（111): 第S主開關(guān)管Qs的漏極與副邊繞組的一端相連，第S主開關(guān)管的Q 3源級與整流電路相連， 儲能電容的正極與副邊繞組的另一端相連，負(fù)極與整流電路相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對稱式RCD猜位的正-反激變換器，其特征是，所說的整流電 路（112)可W是半波整流電路、零式半波整流電路、倍流整流電路抑或是橋式整流電路。
【專利摘要】本實用新型公開了一種對稱式RCD箝位的正-反激變換器。變壓器T的副邊繞組設(shè)置由第三主開關(guān)管Q3、儲能電容C1和整流電路(112)構(gòu)成的反激變換裝置(111)：第三主開關(guān)管Q3的漏極與副邊繞組的一端相連，第三主開關(guān)管的Q3源級與整流電路相連，儲能電容的正極與副邊繞組的另一端相連，負(fù)極與整流電路相連。本實用新型克服了傳統(tǒng)單管正-反激變換器開關(guān)管電壓應(yīng)力高的缺點，有利于降低開關(guān)管應(yīng)力和效率的提升。在勵磁電感電流連續(xù)模式時，實現(xiàn)副邊開關(guān)管零電壓轉(zhuǎn)換(ZVS)，同時工作在一定條件勵磁電感電流斷續(xù)模式時，能夠?qū)崿F(xiàn)原邊開關(guān)管零電壓轉(zhuǎn)換。該變換器占空比大于50％，主開關(guān)管電壓應(yīng)力低，可用于高電壓、寬電壓輸入，并且具有較高轉(zhuǎn)化效率的場合。
【IPC分類】H02M1-32, H02M3-338
【公開號】CN204290734
【申請?zhí)枴緾N201420694553
【發(fā)明人】曾怡達(dá), 何林, 朱仁偉
【申請人】西南交通大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月18日