[发明专利]基于三绕组变压器的隔离型双有源全桥DC-DC变换器

摘要

本发明公开了一种基于三绕组变压器的隔离型双有源全桥DC‑DC变换器，本发明基于隔离型双向有源全桥变换器的基础上，通过一台三绕组变压器及第一开关K1、第二开关K2来实现；第一开关K1、第二开关K2的通断由高压端和低压端的比例而定。本发明在变压器原边侧，通过引入三绕组变压器的方式，在工作模式一下，电路为传统的隔离型双向全桥DC‑DC变换器；在工作模式二下，变压器副边侧电路采用两个半波整流模式的结合，使得在一个工作周期内，只需要两个开关管开通和关断，与全桥整流电路相比，减少了两个开关管的切换，从而降低了整体电路的损耗。

主权项

1.基于三绕组变压器的隔离型双有源全桥DC‑DC变换器，其特征在于：在传统隔离型双向有源全桥DC‑DC变换器电路的基础上，通过一台三绕组变压器及低压侧两个全桥输出端的并联来实现；该基于三绕组变压器的隔离型双有源全桥DC‑DC变换器，包括：第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管Q1、第六开关管Q2、第七开关管Q3、第八开关管Q4、第九开关管K1、第十开关管K2、第十一开关管Q5、第十二开关管Q6、三绕组变压器T1、极性电容C2、第一电感L_r和电源V1；所述的第一开关管S1的漏极、第三开关管S3的漏极、电源V1的正极连接，第二开关管S2的源极与第四开关管S4的源极、电源V1的负极连接，第一开关管S1的源极、第二开关管S2的漏极、第一电感L_r的一端相连，第一电感L_r的另一端与三绕组变压器T1原边的一端相连，三绕组变压器T1原边的另一端、第三开关管S3的源极、第四开关管S4的漏极相连；三绕组变压器T1副边侧的第一抽头、第五开关管Q1的源极、第六开关管Q2的漏极相连，第五开关管Q1的漏极、第九开关管K1的漏极相连，第九开关管K1的源极、第十开关管K2的源极相连，第十开关管K2的漏极、第七开关管Q3的漏极、第十一开关管Q5的漏极、极性电容C2的正极相连，作为变压器副边侧电源的正极，三绕组变压器T1副边侧的第二抽头、第七开关管Q3的源极、第八开关管Q4的漏极相连，三绕组变压器T1副边侧的第三抽头、第十一开关管Q5的源极、第十二开关管Q6的漏极相连，第六开关管Q2的源极、第八开关管Q4的源极、第十二开关管Q6的源极、极性电容C2的负极相连，作为变压器副边侧电源的负极；第九开关管K1、第十开关管K2断开时，当能量从变压器原边侧流向变压器副边侧时，DSP驱动第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4进行全桥逆变，与此同时，DSP驱动第七开关管Q3、第八开关管Q4，第十一开关管Q5、第十二开关管Q6进行全桥整流；当能量从变压器副边侧流向变压器原边侧时，DSP驱动第七开关管Q3、第八开关管Q4，第十一开关管Q5、第十二开关管Q6进行全桥逆变，与此同时，DSP驱动第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4进行全桥整流；第九开关管K1、第十开关管K2闭合时，该基于三绕组变压器的隔离型双有源全桥DC‑DC变换器有两种工作模式：工作模式一：当第七开关管Q3、第八开关管Q4封锁脉冲，不处在工作状态；第五开关管Q1、第六开关管Q2、第十一开关管Q5、第十二开关管Q6作为一个全桥工作；当能量从变压器原边侧流向变压器副边侧时，DSP驱动第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4进行全桥逆变，与此同时，DSP驱动第五开关管Q1、第六开关管Q2、第十一开关管Q5、第十二开关管Q6进行全桥整流；当能量从变压器副边侧流向变压器原边侧时，DSP驱动第五开关管Q1、第六开关管Q2、第十一开关管Q5、第十二开关管Q6进行全桥逆变，与此同时，DSP驱动第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4进行全桥整流；工作模式二：变压器副边侧两个绕组匝数相同,当能量从变压器原边侧流向变压器副边侧时，变压器副边侧的中心抽头作为两个绕组的公共端，两个绕组及第五开关管Q1、第八开关管Q4、第十一开关管Q5分别工作在半波整流的工作模式；开关管第六开关管Q2、第七开关管Q3、第十二开关管Q6封锁脉冲，不处在工作状态；第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4工作在全桥逆变模式；当变压器副边侧电压为正向时，DSP驱动第五开关管Q1、第八开关管Q4开通进行整流，电流经第一抽头流出，经过第五开关管Q1、第九开关管K1、第十开关管K2、负载、第八开关管Q4，流入中心抽头；当变压器副边侧电压为负向时，DSP驱动第十一开关管Q5、第八开关管Q4开通进行整流，电流经第三抽头流出，经过第十一开关管Q5、负载、第八开关管Q4，流入中心抽头，整个过程为两个半波整流的结合；上述过程中，第八开关管Q4一直处于导通状态，在一个工作周期内，只需要第五开关管Q1、第十一开关管Q5开通和关断。