[发明专利]一种开关电源的变换拓扑

说明书

本发明公开了一种开关电源的变换拓扑，在LCC谐振移相全桥变换电路中，超前臂和滞后臂通过串联LCC谐振电路与功率变压器连接，滞后臂上设置有第一电流源，超前臂上设置有第二电流源，以补偿超前臂和滞后臂中开关管开通时回路中的电流。滞后臂包括串联连接的第一开关管和第二开关管，超前臂包括串联连接的第三开关管和第四开关管，滞后臂和超前臂与电压源并联连接，第一电流源与第二开关管并联连接，第二电流源与第四开关管并联连接。本发明在传统谐振电路的基础上增加了两个电流源，补偿MOS管开通时回路中的电流，保证MOS管在空载和满载整个占空比范围内均能实现软开通，提高了变换效率和可靠性。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种开关电源的变换拓扑。

背景技术

在高压电源等开关电源电路中，主电路拓扑通常采用如图1所示的LCC谐振移相全桥变换电路，该电路中C_P为绕组间的寄生电容，C_P通过匝比折算到初级为C_P'，其等效电路如图2所示，主回路电感L_S、电容C_S和C_P'形成串联LCC谐振，该谐振电路空载和满载波形如图4和5所示。从图4中波形可以看出，传统谐振电路空载时，超前桥臂和滞后桥臂开通时电流均为负，超前臂和滞后臂MOS管全部硬开通，硬开通会导致MOS管寄生电容的能量全部被MOS管吸收，同时，在轻载情况下或开机过程中产生强烈的干扰，甚至影响其它电路正常工作。从图5中波形可以看出，传统谐振电路满载时，超前臂开通时电流为正，滞后臂开通时电流为负，即超前臂实现了软开通，滞后臂仍然属于硬开通。滞后臂的MOS管仍然有较大的开关损耗，严重影响电路效率的提升。

针对以上问题，有些设计采用并联辅助回路的方式对主回路电流进行补偿，但这种方式补偿电流全部流过MOS管，在低压大电流输入领域难以取得明显效果。

发明内容

为了使LCC谐振功率电路实现高效率、少干扰，本发明在传统电路的基础上增加了两个个补偿电流，保证超前滞后臂所有MOS管在空载和满载情况下均能实现软开通，提高了变换效率，同时减小了电路工作时的电磁干扰，既能大幅提高电路指标，也改善了可靠性。本发明的技术方案如下：

本发明提出一种开关电源的变换拓扑，在LCC谐振移相全桥变换电路中，超前臂和滞后臂通过串联LCC谐振电路与功率变压器连接，所述滞后臂上设置有第一电流源，所述超前臂上设置有第二电流源，补偿超前臂和滞后臂中开关管开通时回路中的电流。

进一步的，所述滞后臂包括串联连接的第一开关管和第二开关管，所述超前臂包括串联连接的第三开关管和第四开关管，所述滞后臂和超前臂与电压源并联连接，所述第一电流源与第二开关管并联连接，所述第二电流源与第四开关管并联连接。

进一步的，所述串联LCC谐振电路包括电感和电容，所述电感的第一端电连接第一开关管的第二端和第二开关管的第一端，所述电感的第二端电连接功率变压器的输入端；所述电容的第一端电连接第三开关管的第二端和第四开关管的第一端，所述电容的第二端电连接功率变压器的输入端。

进一步的，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管均包括MOS管，以及与MOS管反向并联的二极管。

进一步的，空载时，第一电流源提供的电流I_ac1和主回路电流i_ls并联形成的滞后臂电流i_lag流过第一开关管和第二开关管，该电流为正，保证空载时滞后臂的第一开关管和第二开关管软开通；第二电流源提供的电流I_ac2和主回路电流i_ls并联形成的超前臂电流i_advanced流过第三开关管和第四开关管，该电流为正，保证空载时超前臂的第三开关管和第四开关管软开通。

进一步的，满载时，主回路电流i_ls幅值增加，但第一电流源和第二电流源的工作原理与空载时相同。