[发明专利]一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路

说明书

技术领域

本发明属于直流/直流变换领域及整流领域，涉及一种能够实现输出电流纹波抵消及低整流管电压应力的整流电路。更具体地说，本发明涉及一种由带有四个二次侧绕组的功率变压器和两个飞跨平衡辅助电容的整流电路。

背景技术

全波容性整流电路(图1)因其简单的结构，较低的整流管电压应力，无输出电感损耗以及容易实现整流管的软开关工作环境等众多优势被广泛地应用于大电流输出场合。但高频功率变压器漏感及引线电感等与二次侧整流管的等效寄生输出结电容在换流时极易产生电压寄生振荡，增加整流管的电压应力，因此在实际应用中仍需采用辅助的电压缓冲吸收电路或者选用相对较高耐压的输出整流管，从而增加了辅助损耗或者导通损耗，降低了变流器的整体变换效率，也增加了生产成本。采用全桥式容性整流电路(图2)能有效地抑制寄生振荡，将二次侧整流管的电压应力箝位到输出电压，但所增加的整流管会影响导通损耗，也会增加开关及驱动损耗和生产成本。另外，若采用同步整流技术以适应于大电流输出场合，上管的同步整流驱动较难实现。二次侧整流箝位电路(图3)，借助辅助平衡电容，有效地抑制整流管上的电压寄生振荡，电压应力被箝位于两倍的输出电压；输出电流纹波因辅助平衡电容的旁路作用而下降为整流管内电流纹波的一半，变压器二次侧绕组内的电流有效值下降，因此可以选用较低耐压的整流管降低导通损耗；较小的输出滤波电容减小产品体积；二次侧绕组和输出滤波电容中的导通损耗也能得到改善；此外该还兼顾生产成本，不需要增加辅助的有源器件，简化生产工艺。但在大电流场合，其输出电流纹波依然足够影响输出滤波电容的体积及损耗。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路。本发明利用对称结构及飞跨平衡电容纹波旁路的作用，使输出电流纹波得到有效地抵消，输出滤波电容的容值及体积不再受输出电流纹波的影响，提高变流器整体变换效率及功率密度，兼顾产品成本。

本发明采用以下技术方案：一种具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路，包括一个带有四个二次侧绕组的功率变压器，两个飞跨平衡电容及两个整流二极管。其特征在于：

所述的带有四个二次侧绕组的功率变压器，一次侧绕组的同名端和二次侧第一绕组及第四绕组的同名端同向，与第二绕组和第三绕组的同名端反向。定义变压器绕组同名端标识端为正端，另一为负端，则二次侧第一绕组的正端与第二绕组的负端相连，并连接输出滤波电容的阳极；二次侧第四绕组的负端与第三绕组的正端相连，并连接输出滤波电容的阴极；二次侧第一绕组的负端与第一二极管的阴极相连，第四绕组的正端与第一二极管的阳极相连；二次侧第二绕组的正端与第二二极管的阴极相连，第三绕组的负端与第二二极管的阳极相连。

所述的两个飞跨平衡电容，第一平衡电容的正极与二次侧第一绕组的负端及第一二极管的阴极相连，第一平衡电容的负极与二次侧第三绕组的负端及第二二极管的阳极相连；第二平衡电容的正极与二次侧第二绕组的正端及第二二极管的阴极相连，第二平衡电容的负极与二次侧第四绕组的正端及第一二极管的阳极相连。

本发明的整流电路，其中带四个二次侧绕组的功率变压器在前半开关周期内由二次侧第一绕组和第四绕组向输出传递能量，二次侧第二绕组和第三绕组通过飞跨辅助平衡电容抵消输出侧的电流纹波；在后半开关周期内由二次侧第二绕组和第三绕组向输出传递能量，二次侧第一绕组和第四绕组通过飞跨辅助平衡电容抵消输出侧的电流纹波。所述的飞跨辅助平衡电容用于旁路交流，同时箝位第一二极管和第二二极管的反向电压应力。

本发明的有益效果是，

1、本发明不需增加任何有源辅助器件，利用变压器对称的二次侧绕组和飞跨辅助平衡电容有效地抵消输出电流纹波，使输出滤波电容容值与体积得到极大的降低；抑制了二次侧整流管输出结电容上的电压寄生振荡，将整流管的电压应力箝位在两倍的输出电压，降低整流管耐压等级，减小整流管的通态损耗；另外变压器二次侧绕组内的电流有效值降低，减小了二次侧绕组损耗。因此本发明能有效地提高变流器的整体变换效率和功率密度，同时兼顾生产成本。

2、本发明能适用于多种变流器拓扑结构，如软开关移相全桥电路，全桥LLC谐振电路及半桥LLC谐振电路等。

附图说明

图1是传统的全波容性整流电路；

图2是传统的全桥容性整流电路；

图3是二次侧整流管耐压箝位整流电路；

图4是本发明具有输出电流纹波抵消作用的对称整流电路；

图5是图4所示整流电路应用于软开关移相全桥变流器；