[发明专利]二极管加辅助变压器箝位的零电压开关全桥直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种变换器，特别是一种二极管加辅助变压器箝位的零电压开关全桥直 流变换器，属于直流变换装置。

背景技术

在中大功率的直流变换场合，全桥变换器由于开关管容易实现软开关和采用恒定频 率控制而得到了广泛的应用。近二十年来，出现了很多全桥变换器软开关控制策略和电 路拓扑。移相控制零电压开关全桥变换器和移相控制零电压零电流开关全桥变换器均可 实现开关管的软开关。但无论是零电压开关还是零电压零电流开关全桥变换器，由于副 边整流二极管存在反向恢复，变压器的漏感(或附加的谐振电感)就会同输出整流管的 结电容发生谐振，二极管上会承受较高的尖峰电压，因此必须选择高压整流二极管，这 也就意味着增加副边整流二极管的正向导通压降。Richard Redl，Nathan O.Sokal and Laszlo Balogh，“A novel soft-switching full-bridge DC/DC converter：analysis，design considerations，and experimental results at 1.5kW，100kHz，”in Proc.IEEE PESC，1990， pp.162-172公开了一种零电压开关全桥直流变换器，在变压器的原边引入一个谐振电感 和两只箝位二极管，不仅保持了开关管的软开关特性，同时有效地消除了输出整流管上 的电压尖峰和电压振荡。

但是，引入的箝位二极管也存在一定的问题，在重载情况，当箝位二极管导通时， 谐振电感被短路，其电流几乎保持不变，输出滤波电感需要有较大的脉动电流，才能使 箝位二极管自然关断，否则箝位二极管将被硬关断，引起严重的反向恢复损耗，甚至损 坏箝位二极管。

在轻载甚至空载情况下，变压器副边整流二极管的结电容放电阶段，释放的能量无 法转移到负载端，只能存储在谐振电感中，迫使箝位二极管多导通一次，箝位二极管中 电流为谐振电感电流与变压器原边电流之差，此时变压器原边电流近似为零，箝位二极 管中电流约等于谐振电感电流，由于谐振电感被超前桥臂的开关管和箝位二极管短路， 电感电流维持不变，所以箝位二极管中电流在近似半个开关周期里维持不变。两只箝位 二极管在一个开关周期交替导通，如果箝位二极管的关断速度不够快，容易直通，造成 箝位二极管的损坏。

为此，申请号为200710019261.8的发明专利“二极管加电流互感器箝位的零电压开 关全桥直流变换器”中提出了采用电流互感器的方法来减小流过箝位二极管中电流，使 其快速减小到零，提高了变换效率，但该电路增加的电流互感器整流电路的输出需要与 预没的辅助直流电压源连接，如该辅助直流电压源为另外设置时则电路较为复杂；当该 辅助直流电压源用变换器输出电压代替时，则会因全桥变换器处于开机启动状态或输出 短路限流状态时，输出电压相对很低，此时利用变换器输出电压将不能有效地对箝位二 极管电流进行复位。同时，若增加的电流互感器整流电路采用全桥整流方式，则需要使 用四个二极管，使电路更复杂，也会增加生产成本。

发明内容

本发明的目的在于针对上述的二极管加电流互感器箝位式的零电压开关全桥直流 变换器的不足之处，设计一种电路结构更加简洁、有效、成本更低的在何种负载情况下 都可以有效地快速减小流过箝位二极管中的电流而提高变换效率的二极管加辅助变压 器箝位的零电压开关全桥直流变换器。