[发明专利]倍压同步整流多谐振软开关变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种倍压同步整流多谐振软开关变换器电路。更确切地说，本发 明涉及的是一种五元件电流谐振型软开关及适用于倍压整流电路的电流控制同 步整流驱动电路变换器。

背景技术

传统的PWM斩波变换器，其功率元件工作于硬开关模式下，开关损耗大， 效率低，难以通过高频化实现功率密度的提升，同时EMI特性较差，需要增加 很多滤波抑制单元，既增加了成本，也降低了效率。

谐振变换器利用谐振电路为功率元件创造了软开关条件，降低了开关损耗。 谐振变换器中以三元件LLC电流谐振变换器(见图1)最为典型，应用最为普 遍。相比于其它软开关变换器，LLC变换器可以在整个负载范围内实现原边 MOSFET的零电压开通和副边二极管的零电流关断。这既降低了开关损耗，提 高了效率，便于高频化，高功率密度化，同时也降低了元器件应力，减小了EMI。

LLC变换器的缺点：由于LLC只有在谐振频率附件工作效率才最优，因此 往往将额定工作点设置在谐振效率点附近，当输入电压降低或输出电压增大时， 通过降低工作频率来获得较大的增益；当输入电压增大或输出电压降低时，通过 提高工作频率来获得较低的增益。但在谐振频率之上，频率对增益调节能力不够， 调节范围较窄。因此，LLC变换器不适合宽电压范围应用，包括宽输入电压范围 和宽输出电压范围。这在很大程度上限制了LLC软开关变换器的应用。在许多 需要宽电压范围应用的场合，现有LLC变换器难以获得较好地应用。

改进后的电路如中国专利申请2008100634285公开的“多谐振软开关变换 器”，谐振电路中增加了辅助单元，在其谐振频率附近，谐振单元阻抗快速变化， 直至无穷大，从而实现了增益调节，拓宽了电压应用范围。其结构如图2-图7 所示。但是这种结构的变压器副边电路采用二极管倍压结构，因此导通损耗较大， 特别在一些中低压直流变换的应用中，变换器的输出电压一般为达到48伏以上， 这种电压等极采用半波整流或者中心抽头整流结构，会导致整流器件的电压应力 很高，无法采用低压器件，降低导通损耗。当电压高于60V输出时，一般只能 采用二极管整流方式，因为200V以上电压等极的MOSFET成本较高，导通电 阻较大，已经不适合在同步整流技术中应用。考虑到变压器漏感与MOSFET漏 源之间的结电容会有振荡，造成电压尖峰，因此整流器件的电压应力会超过理想 情况下的电压。

发明內容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，而提供一种能够适 应宽电压范围应用的电流谐振型软开关变换器，副边采用倍压整流降低器件电压 应力，采用同步整流减少开关损耗。