一種開關型電源變換器中的全波整流電路的製作方法
2023-07-01 12:17:56
專利名稱：一種開關型電源變換器中的全波整流電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種全波整流電路，更具體地說，涉及一種開關型電源變換器中的全波整流電路。
背景技術：
開關型電源變換器採用全波整流的輸出整流管工作在硬開關狀態，P-N結反向將產生瞬態反向恢復電流，全波整流的原理圖如圖1所示。變壓器全波整流迴路中的兩隻開關整流管，在原邊開關管同時截止期間，扼流圈L1經過整流管續流，D1、D2流過的電流之和等於流過扼流圈的電流。假設流過D1電流處於減小狀態，D2電流處於增加狀態。當變壓器原邊重新出現反向激勵時，D2電流迅速增加，D1反偏，電流快速減少，但不能立即截止，因為在續流期間，它的PN結內產生非平衡的少數載流子，他們要再次平衡，必須經過一段時間複合。因此，PN結的反向阻斷能力需要一段時間才能恢復。在這一期間，變壓器副邊處於短路狀態，D1將流過一個大的變化的反向恢復電流，這個短路電流有很大的變化率，一般情況下可達幾十安培/微秒。由於變壓器副邊漏感的存在，這部分儲存在漏感裡的能量在二極體完全截止後，與二極體的結電容之間產生諧振，產生很高的尖峰電壓，可能會將二極體擊穿損壞。
目前抑制二極體尖峰最常用的方法是在二極體的兩端增加RC吸收，如圖2所示。當二極體截止時，變壓器副邊漏感中的反向恢復電流通過電阻向吸收電容充電，由於漏感和布線引線電感的存在，如要將整流管反向尖峰抑制到理想的程度，這個吸收電容的取值應該比較大。同時變壓器的另一組線圈通過整流管給電容充電，這樣電容兩端的電壓波形基本和二極體截止狀態兩端電壓波形一致。最根本的問題在於當整流管在下一個周期導通的時候，變壓器副邊線圈向電容反向充電，裡面存儲的能量都要釋放掉，所有的能量都會損耗在充電電阻上。電容在二極體截止的時候兩端電壓基本超過4倍輸出工作電壓，所以釋放在電阻上的能量是很大，具體由下面的公式描述
P=cvc2f]]>其中c為吸收電容的大小，vc為吸收電容兩端的峰值電壓，f為開關電源的工作頻率。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術中吸收電路能量損耗大的問題，提出一種新的全波整流電路，它只將變壓器漏感中的能量損耗掉或轉移到變壓器的原邊或副邊一種電路，以提高變換的效率。
本發明的全波整流電路，包括與變壓器副邊兩端連接的兩個整流二極體，一個吸收電容，一個與所述吸收電容並聯的能量釋放或能量轉換裝置或能量釋放和能量轉換裝置、兩個反向阻斷二極體；所述吸收電容一端和兩個阻斷二極體的陽極相連，另一端和兩個整流管的陰極相連；兩個阻斷二極體的陰極分別和兩個整流管的陽極相連。
本發明對輸出整流二極體所承受的反向電壓進行了有效的控制，同時在整個工作過程中本電路的吸收電路損耗很小，提高了變換器的效率。
圖1全波整流原理圖；圖2現有技術中的整流管吸收電路原理圖；圖3本發明的全波整流電路的原理圖；圖4本發明在全波整流電路中工作時序圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
圖3是本發明結合全波整流的原理圖。如圖所示，本發明提出的抑制二極體反向尖峰的電路是由一個吸收電容C1、能量轉移或釋放裝置U1、兩個阻斷二極體D3、D4構成；C1、U1的兩端並在一起，一端接兩個整流管D1、D2的陰極，另一端接到兩個阻斷二極體D3、D4的陽極，D3、D4的陰極分別接到整流管D1、D2的陽極。
本發明涉及的二極體、電容、能量轉移或釋放裝置可分別由多個並聯的二極體、並聯的電容、並聯的能量轉移或釋放裝置構成。
U1採用反激變換器可實現能量轉移，其中電容C1兩端作為變換器的輸入端，變換器的輸出接變壓器的原邊或副邊，同極性相連，功率管驅動信號可採用已有驅動信號，變換器採用開環控制，可直接實現將C1中能量轉移到變壓器的原邊或副邊。U1採用電阻類器件，可直接將能量損耗掉。也可以同時將兩者結合起來，電容C1兩端既並有電阻類器件將一部分能量損耗掉，同時又並有能量轉移裝置將一部分能量轉移，重新利用。
圖4為本電路的工作時序圖，t1時刻，整流管D1關斷，由於整流管的反向恢復特性，儲存在變壓器副邊漏感和引線電感中的能量和C1、D1的結電容構成諧振，在D1兩端產生尖峰。按理想狀態，D1兩端的電壓應該和電容C1兩端的電壓相等，不存在尖峰電壓，實際上由於布線電感和二極體、電容引線電感的存在，D1兩端的電壓並不和電容兩端的電壓一致，依然後有小尖峰電壓的存在，只不過已經被抑制到很小。在t1-t2時間內，二極體D1截至，C1處於被充電狀態，其能量一部分來至變壓器副邊漏感中的能量，一部分能量是由變壓器原邊直接傳遞過來，這一部分的能量多少取決於能量轉移或釋放裝置U1，顯然U1轉移或釋放的能量越多，抑制整流管尖峰的效果就會越好，由於本身這個能量轉移或釋放裝置U1就會消耗一部分的能量，所以需要兼顧尖峰和效率的要求，選擇合適的參數，可以達到最優的效果；在t2-t3時間內，D1、D2都處於續流狀態，C1處於放電狀態；t3-t4時間內，整流管D2截止，電容C2充電，重複和D1關斷同樣工作過程。
在整流二極體截至時，存儲在變壓器副邊漏感和布線電感中能量轉移到吸收電容中，有下述關係是成立12LleakIr2=12C(V12-V22)]]>Lleak為變壓器副邊和布線電感之和，Ir為二極體截至時反向恢復電流，V1為電容兩端的箝位電壓，V2為另一個二極體截至前的吸收電容兩端的電壓。
並在吸收電容兩端的能量轉移或釋放裝置將每個周期內漏感轉移到電容內的能量釋放掉或轉移到變壓器的原邊或副邊，電容的穩態電壓直流分量保持穩定，電壓波動的幅值取決於變壓器工作的佔空比，選擇合適的能量轉移或釋放裝置和電容，可保證電容的箝位電壓最低。
權利要求
1.一種全波整流電路，包括與變壓器副邊兩端連接的兩個整流二極體，其特徵在於，還包括一個吸收電容，一個與所述吸收電容並聯的能量釋放裝置、兩個反向阻斷二極體；所述吸收電容一端和兩個阻斷二極體的陽極相連，另一端和兩個整流管的陰極相連；兩個阻斷二極體的陰極分別和兩個整流管的陽極相連。
2.權利要求1所述的全波整流電路，其特徵在於，所述能量釋放裝置是電阻。
3.一種全波整流電路，包括與變壓器副邊兩端連接的兩個整流二極體，其特徵在於，還包括一個吸收電容，一個與所述吸收電容並聯的能量轉移裝置、兩個反向阻斷二極體；所述吸收電容一端和兩個阻斷二極體的陽極相連，另一端和兩個整流管的陰極相連；兩個阻斷二極體的陰極分別和兩個整流管的陽極相連。
4.權利要求3所述的全波整流電路，其特徵在於，所述能量轉移裝置是反激變換器，所述吸收電容兩端作為反激變換器的輸入端，變換器的輸出端接變壓器的原邊或副邊，同極性相連。
5.權利要求3或4所述的全波整流電路，其特徵在於，所述在吸收電容兩端並聯一個能量釋放裝置。
6.權利要求5所述的全波整流電路，其特徵在於，所述能量釋放裝置是電阻。
全文摘要
一種開關型電源變換器中的全波整流電路，包括與變壓器副邊兩端連接的兩個整流二極體，一個吸收電容，一個與所述吸收電容並聯的能量釋放或能量轉換裝置或能量釋放和能量轉換裝置、兩個反向阻斷二極體；所述吸收電容一端和兩個阻斷二極體的陽極相連，另一端和兩個整流管的陰極相連；兩個阻斷二極體的陰極分別和兩個整流管的陽極相連。本發明對輸出整流二極體所承受的反向電壓進行了有效的控制，同時在整個工作過程中本電路的吸收電路損耗很小，提高了變換器的效率。
文檔編號H02M7/06GK1881770SQ200510035318
公開日2006年12月20日 申請日期2005年6月13日 優先權日2005年6月13日
發明者鮑勝華, 吳永釗, 戴彬傳 申請人:中興通訊股份有限公司