[发明专利]具有能量有源回馈吸收回路的变换器桥臂电路及变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，特别涉及一种具有能量有源回馈吸收回路的变换器桥臂电路及变换器。

背景技术

变换器桥臂电路以其高开关频率特性被广泛的应用在电子电力变换器中来减小装置的体积和重量，或提高系统效率。但是，随着开关频率的增大，其开关损耗将会增大，同时也会产生很大的EMI噪声，影响周围电气设备和变换器本身的正常工作。

无损吸收回路是指把开关过程转移到吸收回路中的能量不经由电阻消耗掉，而是设法回馈到电源侧或负载侧。现有的各种无损吸收回路技术几乎都是通过无源元件和二极管来实现能量回馈，达到降低开关损耗的目的，故无损吸收回路也被称作无源软开关（passive soft switching）。开关过程中，无损吸收回路对开通di/dt和关断dv/dt的抑制，以及吸收回路中能量转移和回馈都是通过电路运行的参数条件变化自动切换工作模式实现的，故吸收回路中元器件参数的变化或不一致性对开关管的开关过程具有很好的鲁棒性；而软开关的开关时序与辅助回路元器件的谐振条件有关，其辅助元器件参数的变化或不一致性会恶化开关管的开关过程，甚至毁坏开关管。因此无损吸收回路相比较软开关技术而言，具有可靠性高、成本低、以及适宜于工业化批量生产等优点，从而得到广泛的研究。但现有的变换器桥臂电路无损吸收回路，要么电路结构非常复杂，要么能量回馈支路一直有电流环流存在，导致变换器的效率低下。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何避免无损吸收回路的电流环流问题，以提高变换器的效率。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有能量有源回馈吸收回路的变换器桥臂电路，所述变换器桥臂电路包括：依次连接的电源、桥臂单元、吸收单元、缓冲单元和能量有源回馈单元，所述能量有源回馈单元与所述电源连接；

所述桥臂单元将所述电源供应的能量传递到负载；

所述吸收单元抑制了所述桥臂单元工作时电压和电流的变化率，并将此过程获得的残留能量转移到所述缓冲单元中；

所述缓冲单元将接收到的残留能量经由所述能量有源回馈单元反馈至所述电源。

其中，所述桥臂单元包括：两个开关管S₁、S₂和两个二极管，每个开关管均包括：集电极、发射极和栅极，第一开关管S₁的发射极与第二开关管S₂的集电极连接，所述第一开关管S₁的集电极与电源的阳极连接，所述第二开关管S₂的发射极与所述电源的阴极连接，第一二极管的阳极与所述第一开关管S₁的发射极连接，所述第一二极管的阴极与所述第一开关管S₁的集电极连接，所述第二二极管的阳极与所述第二开关管S₂的发射极连接，所述第二二极管的阴极与所述第二开关管S₂的集电极连接，由所述第一开关管S₁的发射极与第二开关管S₂的集电极的连接点为所述负载供电；

其中，所述吸收单元包括：两个电感L₁、L₂、两个电容C₁₁、C₂₁和两个二极管D₁₁、D₂₁，第一电感L₁串联于所述第一开关管S₁的集电极与电源的阳极之间，第二电感L₂串联于所述第二开关管S₂的发射极与所述电源的阴极之间，第一电容C₁₁并联于所述第一开关管S₁的集电极和发射极之间，所述第二电容C₂₁并联于所述第二开关管S₂的集电极和发射极之间，所述第三二极管D₁₁串联于所述第一开关管S₁的集电极与所述第一电容C₁₁之间，且其阴极a₁与所述第一电容C₁₁连接，所述第四二极管D₂₁串联于所述第二开关管S₂的发射极与第二电容C₂₁之间，且其阳极a₂与所述第二电容C₂₁连接。