[发明专利]具有开关电容的隔离型交错并联DC/DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及直流-直流变换器，具体说是具有开关电容的隔离型交错并联DC/DC变换器。

背景技术

常规的反激型(Flyback)交错并联直流-直流变换器，包括两个反激变压器，两个输出二极管，两个功率开关管，第一反激变压器的第一绕组的一端以及第二反激变压器的第一绕组的一端共同与输入电源的正端相连，第一反激变压器的第一绕组的另一端与第一功率开关管的漏极相连，第二反激变压器的第一绕组的另一端与第二功率开关管的漏极相连。第一反激变压器的第二绕组的一端以及第二反激变压器的第二绕组的一端共同与输出电容的负端相连，第一反激变压器的第二绕组的另一端与第一输出二极管的阳极相连，第二反激变压器的第二绕组的另一端与第二输出二极管的阳极相连，第一与第二输出二极管的阴极共同与输出电容的正端相连。这种交错并联直流-直流变换器输出功率等级较小，功率开关管的电流应力较大，功率开关管为硬开关工作，开关损耗较大。近年来，相继研究了一些软开关电路，主要有两种：一种是通过附加有源功率开关和无源电感、电容等器件实现功率开关管的软开关；另一种是通过附加二极管和无源电感、电容等器件实现功率开关管的软开关。这两种方法虽然可以实现功率开关管的软开关，但是外加电路复杂，而且不能降低功率开关管的电压应力，也不能提高变换器的输出功率等级。

发明内容

本发明的目的是提供功率开关管电压应力小，结构简单，开关管数量少，成本低，无能量损耗且能提高输出功率等级的具有开关电容的隔离型交错并联DC/DC变换器。

为达上述目的，本发明的技术解决方案是，具有开关电容的隔离型交错并联DC/DC变换器包括两个功率开关管，两个箝位二极管，两个输出二极管，两个辅助功率开关管，两个箝位电容，两个开关电容，一个输出电容和两个反激变压器，第一反激变压器有两个绕组，第二反激变压器有两个绕组，第一反激变压器的第一绕组的一端与第二反激变压器的第一绕组的一端以及输入电源的正端相连，第一反激变压器的第一绕组的另一端与第一功率开关管的漏极以及第一辅助功率开关管的源极相连，第一辅助功率开关管的漏极与第一箝位电容的一端相连，第一箝位电容的另一端以及第一功率开关管的源极与输入电源的地相连，第二反激变压器的第一绕组的另一端与第二功率开关管的漏极以及第二辅助功率开关管的源极相连，第二辅助功率开关管的漏极与第二箝位电容的一端相连，第二箝位电容的另一端以及第二功率开关管的源极与输入电源的地相连，第一反激变压器的第二绕组的一端与第一箝位二极管的阳极以及第二开关电容的一端相连，第一箝位二极管的阴极与第一输出二极管的阳极以及第一开关电容的一端相连，第二反激变压器的第二绕组的一端与第二箝位二极管的阳极以及第一开关电容的另一端相连，第二箝位二极管的阴极与第二输出二极管的阳极以及第二开关电容的另一端相连，第一输出二极管的阴极与第二输出二极管的阴极以及输出电容的正端相连，输出电容的负端与第一反激变压器的第二绕组的另一端以及第二反激变压器的第二绕组的另一端共同与输出的地相连；上述第一反激变压器的第一绕组与输入电源正端的连接端和第一反激变压器的第二绕组与输出的地的连接端为第一反激变压器的同名端；第二反激变压器的第一绕组与输入电源正端的连接端和第二反激变压器的第二绕组与输出的地的连接端为第二反激变压器的同名端。

工作时，利用两个反激变压器的第二绕组和与之串联的开关电容实现了电路的高输出功率等级；利用第一功率开关管漏、源极间自身存在的并联电容以及第二功率开关管漏、源极间自身存在的并联电容，实现了第一功率开关管和第二功率开关管的零电压关断；两个箝位电容收集第一反激变压器与第二反激变压器的漏感能量，并最终转移到输入端，实现了箝位电路的无损吸收。在整个开关周期中，通过控制第一功率开关管、第二功率开关管和第一辅助开关管、第二辅助开关管的门极脉冲，可使第一、第二功率开关管，第一、第二辅助开关管实现零电压开通和零电压关断。