[发明专利]一种非对称占空比的全桥变换器控制方法

摘要

本发明公开一种非对称占空比的全桥变换器控制方法，全桥中的左右桥臂的上下开关管是互补导通的，但每个开关管导通占空比不为0.5，即上下开关管的占空比是非对称的；同时，每个周期内，变压器原边的状态顺序为+1、‑1、0，也即变压器原边的电压顺序为Vin、‑Vin、0；此外，输出整流不通过电感滤波直接与负载相连。本发明能够有效地缩短变压器原边漏感电流下降的时间，抑制功率的回流，减小无功功率，明显提高系统的效率。

主权项

一种非对称占空比的全桥变换器控制方法，其特征在于：使全桥电路中的第一桥臂的上开关管和下开关管的导通占空比不相等、第二桥臂的上开关管和下开关管的导通占空比也不相等；并且第一桥臂的上开关管和第二桥臂的上开关管的导通占空比相等、第一桥臂的下开关管和第二桥臂的下开关管的导通占空比相等；在单个周期内，变压器的包括漏感与串联电感之和在内的原边的状态顺序为+1、‑1、0，即变压器原边的电压顺序为Vin、‑Vin、0，其中Vin>0为输入电压；变压器副边经过整流单元后不通过电感滤波直接与负载相连；其中，所述控制方法的一个控制周期分为连续的五个阶段，其中：第一阶段：t0<t<t1；在t0时刻，第一开关管(Q1)和第四开关管(Q4)导通，第二开关管(Q2)和第三开关管(Q3)关断；电感(L)的电流iL从零开始以恒定速率上升，并在t1时刻达到最大值iLmax1；输入电压Vin加在变压器原边ab端，Vab＝Vin，变压器工作在+1状态；变压器副边cd端的电压为输出电压，Vcd＝Vo；变压器变比为n，电感(L)上的电压VL＝Vin‑nVo；输入功率Pin随着电感电流iL的增大而增大；第二阶段：t1<t<t2；在t1时刻，第一开关管(Q1)和第四开关管(Q4)关断，第二开关管(Q2)和第三开关管(Q3)导通；电感电流iL开始下降，但仍为正，电流流经第二开关管(Q2)和第三开关管(Q3)的反并联二极管形成回路，给输入电压源充电；变压器原边ab端电压为负输入电压，Vab＝‑Vin，变压器工作在‑1状态；变压器副边cd端电压依旧为输出电压，Vcd＝Vo；电感(L)上的电压VL＝‑Vin‑nVo，使得电感电流iL迅速下降，在t2时刻降为0；由于Vab＝‑Vin<0，导致输入功率Pin<0，产生功率回流；第三阶段：t2<t<t3；在本阶段，第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)、第三开关管(Q3)和第四开关管(Q4)的状态保持与第二阶段一致；电感电流iL从零开始以恒定速率上升，并在t3时刻达到负的最大值‑iLmax2，由于上升时间相差了一个t2‑t1，iLmax2<iLmax1；变压器原边ab端电压依旧为负输入电压，Vab＝‑Vin，变压器工作在‑1状态；变压器副边cd端电压变为负输出电压，Vcd＝‑Vo；电感(L)上的电压VL＝nVo‑Vin；输入功率Pin随着电感电流iL绝对值的增大而增大；第四阶段：t3<t<t4；在t3时刻，第二开关管(Q2)和第四开关管(Q4)关断，第一开关管(Q1)和第三开关管(Q3)导通；电感(L)与变压器原边形成一个回路，电感电流iL绝对值开始减小；变压器原边ab端电压Vab＝0，变压器工作在0状态；变压器副边cd端电压依旧为负输出电压，Vcd＝‑Vo；电感(L)上的电压VL＝nVo，使得电感电流iL绝对值迅速下降，在t4时刻降为0；由于nVo小于‑Vin‑nVo的绝对值，下降时间t4‑t3>t2‑t1；由于Vab＝0，导致输入功率Pin＝0，没有产生功率回流或者环流；第五阶段：t4<t<t5；在本阶段，第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)、第三开关管(Q3)和第四开关管(Q4)的状态保持与第四阶段一致；全桥变换器停止工作，各个参数均为0，变压器不工作。