[实用新型]移相全桥电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种DC/DC(直流-直流变换器)，特别是涉及一种软开关(soft switching)的移相全桥电路。

背景技术

在电动汽车、混合动力汽车中，车用DC/DC用于将高压电池的电压转换成低压，从而给低压负载供电，同时给低压电池充电。为了提高DC/DC的效率，减小体积，降低成本，软开关技术被广泛应用。车用DC/DC通常采用移相全桥电路来实现软开关。

请参阅图1，这是一种现有的移相全桥电路，包括：

一变压器TX；

一超前桥臂，由MOS管Q1和Q2串接组成；

一滞后桥臂，由MOS管Q3和Q4串接组成，这两个MOS管的连接节点D与变压器TX一次侧的一端连接；

两箝位二极管D1、D2，反相串接于MOS管Q1和Q3的连接节点A和MOS管Q2和Q4的连接节点B之间，这两个箝位二极管D1和D2的连接节点E与变压器TX一次侧的另一端连接；

一谐振电感L1，串接于两个MOS管Q1和Q2的连接节点C与连接节点E之间；

一输出电路，主要由两整流MOS管Q5、Q6、输出电感L2和输出电容C组成；变压器TX二次侧的一端连接整流MOS管Q5后接地；变压器TX二次侧的另一端连接整流MOS管Q6后接地；变压器TX二次侧的中间抽头(将变压器TX二次侧平均分为两个线圈)串接输出电感L2和输出电容C后接地。

图1所示的移相全桥电路中，输入的直流电压Vin加在连接节点A和连接节点B之间，输出的直流电压Vo为输出电容C的两端，即，未画出的负载是与输出电容C并联的。

图1所示的移相全桥电路的控制方法如图2所示，其中OA、OB、OC、OD、OE、OF分别为MOS管Q1～Q6的外加栅极电压，V_TX为变压器TX的一次电压(原边电压)，I_TX为变压器TX的一次电流(原边电流)。在一个工作周期内整个移相控制可以分为如下几个阶段：

阶段1：OA、OD、OF为高电平，OB、OC、OE为低电平，MOS管Q1、Q4、Q6导通，V_TX为正，I_TX增加；

阶段2：OD变为低电平，MOS管Q4关断，谐振电感L1与MOS管Q3漏源极之间的寄生电容、Q4漏源极之间的寄生电容产生谐振，MOS管Q4漏源极之间的电压开始上升，即，MOS管Q3漏源极之间的电压开始下降。V_TX下降，I_TX继续增加。

阶段3：OC变为高电平，此时，MOS管Q1、Q3导通，由MOS管Q1～Q4组成的全桥结构进入续流模式，V_TX为零，I_TX减小。与此同时OE变为高电平，即MOS管Q5、Q6同时导通。

MOS管Q4关断与MOS管Q3导通之间的时间间隔(即阶段2的时间长度)为MOS管Q3、Q4(滞后桥臂)的死区时间，该死区时间应仔细选择以使得MOS管Q3导通时其漏源极电压为零，从而实现MOS管Q3的零电压开通。该过程可通过图3所示的阶段2的等效电路来描述。

图3中电容C3、C4分别代表MOS管Q3、Q4漏源极之间的寄生电容，其初始值分别为Vin和0；IL1为谐振电感L1的电流，其初始值大于0。由于在该谐振过程中输入电源Vin将会提供能量，所以MOS管Q4的漏源极电压一定能达到输入电压(即MOS管Q3的漏源极电压为零)，因此MOS管Q3的零电压开通总是可行的。

阶段4：OA变为低电平，MOS管Q1关断，谐振电感L1与MOS管Q1漏源极之间的寄生电容、Q2漏源极之间的寄生电容产生谐振，MOS管Q1漏源极之间的电压开始上升，即，MOS管Q2漏源极之间的电压开始下降。V_TX反向上升，I_TX减小并反向。

阶段5：OB变为高电平，此时，MOS管Q2、Q3导通，V_TX为负，I_TX反向增加。与此同时OF变为低电平，MOS管Q6关断。

MOS管Q1关断与MOS管Q2导通之间的时间间隔(即阶段4的时间长度)为MOS管Q1、Q2(超前桥臂)的死区时间，该死区时间应仔细选择以使得MOS管Q2导通时其漏源极电压为零，从而实现MOS管Q2的零电压开通。该过程可通过图4所示的阶段4的等效电路来描述。