[发明专利]宽负载特性的ZVZCS三电平DC-DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及三电平DC-DC变换器，具体涉及ZVZCS三电平变换器。

背景技术

在一些场合，例如弧焊电源等，会经常运行在开路状态而不能停机。在这种情况下，普通三电平变换器的ZVS(零电压开关)条件消失，开关管工作在硬开关状态下，开关损耗大，效率低，而且会产生大的电压尖峰，易造成开关管的损坏；同时电磁干扰(Electro Magnetic Interference，简称EMI)问题严重，影响周围电子设备的正常运行。

发明内容

本发明为了解决现有三电平变换器存在的开关损耗大，产生过大的电压尖峰，易造成开关管的损坏，同时电磁干扰严重的问题，而提出的一种宽负载特性的ZVZCS三电平DC-DC变换器。

宽负载特性的ZVZCS三电平DC-DC变换器，它包括第一二极管至第八二极管、第一电容至第六电容、第一绝缘栅型场效应管至第四绝缘栅型场效应管、第五三极管、第六三极管、飞跨电容、谐振电感、第一电感、滤波电容、负载电阻、第一整流二极管、第二整流二极管和主变压器；第五电容的一端同时与正电压端、第一绝缘栅型场效应管的漏极端、第一二极管的阴极、第一电容的一端、第五三极管的集电极端和第五二极管的阴极相连；第五电容的另一端同时与第七二极管的阳极、第八二极管的阴极和第六电容的一端相连，第六电容的另一端同时与负电压端、第四绝缘栅型场效应管的源极端、第四二极管的阳极、第四电容的一端、第六三极管的发射极端和第六二极管的阳极相连；第七二极管的阴极同时与飞跨电容的一端、第一绝缘栅型场效应管的源极端、第二绝缘栅型场效应管的漏极端、第一二极管的阳极、第二二极管的阴极、第一电容的另一端和第二电容的一端相连；第八二极管的阳极同时与飞跨电容的另一端、第三绝缘栅型场效应管的源极端、第四绝缘栅型场效应管的漏极端、第三二极管的阳极、第四二极管的阴极、第三电容的一端和第四电容的另一端相连；第二绝缘栅型场效应管的源极端同时与第三绝缘栅型场效应管的漏极端、第二二极管的阳极、第三二极管的阴极、第二电容的另一端、第三电容的另一端和主变压器原边绕组的同名端相连；主变压器原边绕组的非同名端与谐振电感的一端相连；谐振电感的另一端同时与第五三极管的发射极端、第六三极管的集电极端、第五二极管的阳极和第六二极管的阴极相连；主变压器副边绕组的非同名端与第一整流二极管的阳极相连，主变压器副边绕组的同名端与第二整流二极管的阳极相连，第一整流二极管的阴极同时与第一电感的一端和第二整流二极管的阴极相连，第一电感的另一端同时与滤波电容的一端和负载电阻的一端相连；滤波电容的另一端同时与负载电阻的另一端和主变压器副边绕组的中间抽头相连；它还包括辅助变压器、第三整流二极管、第四整流二极管、第二电感、第七绝缘栅型场效应管和钳位电容；第七绝缘栅型场效应管的源极端同时与第一整流二极管的阴极、第二整流二极管的阴极和第一电感的一端相连；第七绝缘栅型场效应管的漏极端同时与钳位电容的一端和第二电感的一端相连，第二电感的另一端同时与第三整流二极管的阴极和第四整流二极管的阴极相连；第三整流二极管的阳极与辅助变压器副边绕组的非同名端相连，第四整流二极管的阳极与辅助变压器副边绕组的同名端相连；钳位电容的另一端同时与滤波电容的另一端相连、辅助变压器副边绕组的中间抽头、主变压器副边绕组的中间抽头和负载电阻的另一端相连；辅助变压器原边绕组的同名端同时与第五电容的另一端、第六电容的一端、第七二极管的阳极和第八二极管的阴极相连；辅助变压器原边绕组的非同名端同时与第二绝缘栅型场效应管的源极端、第三绝缘栅型场效应管的漏极端、第二二极管的阳极、第三二极管的阴极、第二电容的另一端、第三电容的另一端和主变压器原边绕组的同名端相连。

本发明具有开关损耗低、无过大的电压尖峰、电磁干扰低的优点。分压电容中点和三电平桥臂中点之间增加了辅助变压器，借助辅助变压器原边励磁电流完成对三电平桥臂开关管结电容的充放电，实现了空载时的零电压开关；同时辅助变压器为钳位电容提供能量，将钳位电压维持在较高水平，反射到原边后使电流迅速回零，从而实现两电平桥臂开关管的零电流开关。与传统零电流开关变换器相比，新型拓扑在具有原边电流回零速度快、副边不存在电压过冲的优点的同时解决了占空比丢失、原边环流、寄生振荡等问题，提高了变换器的效率，拓展了其应用范围。

附图说明