[发明专利]一种半桥三电平直流变换电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流变换器，特别是一种半桥三电平直流变换电路。

背景技术

现有的半桥三电平直流变换器如图1所示，C5、C6为两个分压电容，其容量相等，D5、D6为两个续流管，D1-D4分别为开关二极管，C1、C2、C3、C4为外接电容，L是谐振电感，C_SS是飞跨电容，该拓扑结构采用移向控制，Q1、Q4互补导通，Q2、Q3互补导通，并且Q1、Q4的驱动信号分别超前Q2、Q3一个相位，Q1、Q4称为超前管，Q2、Q3称为滞后管，驱动信号时序见图2。半桥三电平拓扑结构的通过控制开关管Q1、Q2、Q3、Q4在变压器原边得到一个电压值为的交流方波电压，经过变压器及整流电路后，得到电压值为(K为变压器的变比)的直流脉动电压，经滤波后变为直流电压15V。在Q1和Q2同时导通时，变压器原边得到的电压，在Q3和Q4同时导通时，变压器原边得到 电压。

其中飞跨电容和续流二极管的存在是为了实际电路中Q1和Q2、Q3和Q4由于管子的差异导致不能同时开通和关断，可能造成的开关管的电压降不均匀设置的。在此拓扑结构下稳态工作时，飞跨电容上的电压值稳定为在Q1和Q2同时导通时，变压器原边得到原边电流I_原原流经Q1和Q2，关断Q1，原边电流I_原给C1充电，同时通过C_SS给C4放电，可以使Q1零电压关断。当C4上的电压降为零，C1电压上升至时，可以零电压开关Q4，此时变压器原边电压为零。

滤波电感L_f一般很大，近似认为原边电流I_原不变，零状态时认为进行恒流充电，当Q2关断时，I_原给C2充电，同时通过C_SS给C3放电，Q2可以实现零电压关断。当C3上的电压降为零，D3导通，零电压开通Q3，变压器原边得到的电压。同样当Q3关断时，变压器原边电压在0和的状态下进行切换，实现Q3零电压关断，Q2实现零电压开通。

但是图1电路加箝位二极管的拓扑结构存在着三个缺点：(1)当变压器原边电压为零，电感被箝位二极管短接，存在较大的损耗，(2)箝位二极管在一个周期中导通两次；(3)变压器出现直流磁化的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种损耗小，变压器不会出现直流磁化的现象和箝位二极管在一个周期中两次导通的一种半桥三电平直流变换电路。

本发明的目的是这样实现的，一种半桥三电平直流变换电路，它至少包括：开关管Q1、Q2、Q3、Q4，开关管Q1、Q2、Q3、Q4每一个管子的漏极D和源极S分别并联有开关二极管D1-D4和电容C1、C2、C3、C4，Q1、Q2、Q3、Q4依次源极S和漏极D串联，Q1的漏极D接整流电压正端，Q4的源极S接整流电压负端，整流电压正负端之间串接两个分压电容C5、C6，在Q1和Q2的连接点以及Q3和Q4的连接点之间串接两个续流管D5、D6，其特征是：C5、C6连接点通过电容C7与变压器初级线圈的一端连接，变压器初级线圈的另一端通过电感L连接串接连接的续流管D5、D6的连接点，变压器次级有中心抽头端。

所述的两个串联连接的续流管D5、D6两端并联有另外两次串联连接的续流管D7、D8。

本发明的优点是：本发明实现输入直流电压在0V-1000V电压范围内变化，验证此结构的可行性，同时改进后的拓扑结构的加箝位二极管的半桥三电平直流变换器拓扑结构的应用使得在开关管工作的一个周期只导通一次，从而减少电流应力，另外在原边电压为零时电感的导通损耗下，占空比丢失少，达到修正简化箝位二极管半桥三电平直流变换器拓扑结构存在的缺点。此改进后的拓扑结构的加箝位二极管的拓扑结构在零状态时通过电感的电流较小，从而使导通损耗减小，提升电源的效率；改进后的拓扑结构的加箝位二极管的拓扑结构中通过串联隔直电容，可以防止变压器直流磁化。

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

附图说明

图1是现有的半桥三电平直流变换器电路图；

图2是图1电路的驱动信号时序图；

图3改进后的拓扑结构的半桥三电平直流变换器电路结构图。

具体实施方式