专利名称：一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及隔离DC/DC变换器的全桥整流电路，适用于大功率隔离型DC/DC变换设备，尤其涉及ー种抑制输出整流ニ极管反向尖峰电压的电路。
背景技术：
开关型电源变换器的输出整流ニ极管工作在硬开关状态，在换流时变压器的副边存在寄生振荡，下边将论述其产生原因及现有的抑制措施。整流桥的寄生振荡产生与变压器的漏感或附加的谐振电感与变压器的绕组电容和整流管的结电容之间。当副边电压为零时，在全桥整流器中四只ニ极管全部导通，输出滤波电感电流处于自然续流状态。当副边电压变化为高电压Ui/n (n为变压器的匝比)时，整流桥中有两只ニ极管要关断，有两只ニ极管继续导通。这时变压器漏感或附加的谐振电感就开始和关断的ニ极管的电容谐振，即使采用快恢复ニ极管，ニ极管仍然要承受至少两倍的尖峰电压。副边漏感上电流是负载电流和将关断的ニ极管的反向恢复电流之和，此电流和输出整流ニ极管结电容谐振的結果，在关断的整流ニ极管上产生较高的尖峰电压。关于如何抑制输出整流ニ极管反向尖峰电压，在现有的技术中有两种电阻电容缓冲吸收，即RC缓冲电路；电阻电容ニ极管缓冲吸收，即RCD缓冲电路。RC缓冲电路如图I所示，Ui为双极性电压源，图中DI、D2、D3、D4为输出整流ニ极管图中Rl、Cl、R2、C2、R3、C3、R4、C4为相应整流ニ极管上并联的RC缓冲电路。当双极性电压源Ui输出电压为高吋，整流ニ极管Dl、D2、D3、D4中有两只ニ极管将关断，另外两只继续导通，将关断的整流ニ极管上并联的由电阻和电容串联的支路起到吸收作用。而当ニ极管再次导通时，此支路上的电容电荷将被放掉，所有能量消耗在支路电阻上。这种吸收网络是有损耗的，相当于把整流ニ极管的关断损耗转移到了缓冲网络上，不利于提高变换器的效率。RCD缓冲电路如图2所示，是ー种改进的吸收电路，它与前面的RC吸收电路区别在于,吸收电路由箝位ニ极管Ds、箝位电容Cs和回馈电阻Rs组成，Cs的容量较大，当双极性电压源Ui输出电压为零，箝位电容Cs两端电压等于输出电压，当双极性电压源Ui变为高(或者低)吋，电路中的等效电感与整流管的结电容开始谐振，此时箝位ニ极管Ds导通，箝位电容Cs參与谐振。由于Cs的容量较大，可以将输出整流ニ极管上的电压箝位在一个适当的电压值，当电压源Ui电压再次变为零时，箝位ニ极管Ds关断，箝位电容Cs通过回馈电阻Rs将谐振过程中増加的能量一部分回馈到输出负载RL上，一部分消耗在回馈电阻Rs上。箝位电容Cs放电结束，其两端电压下降到输出电压，ー个工作周期結束。可见，RCD缓冲电路可以将输出整流ニ极管上的电压箝位在一个适当的电压值，抑制了高频电压振荡。但缺点非常明显，能量依然消耗在回馈电阻Rs上，不利于提高效率。以上的吸收方法已经记载在作者为阮新波、严仰光的《脉宽调制DC/DC全桥变换器开关技木》ー书中。由上面的分析可知，现有的技术虽然对输出整流ニ极管承受的电压尖峰有一定的抑制作用，但是吸收电路是有损耗的，不利于提高变换器效率。
发明内容[0010]本实用新型目的在于提供ー种提高变换器的效率、减小电磁辐射的抑制输出整流ニ极管反向尖峰电压的电路。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是ー种抑制输出整流ニ极管反向尖峰电压的电路，包括由第一ニ极管、第二ニ极管、第三ニ极管、第四ニ极管与变压器的副边组成的全桥整流电路、第五ニ极管、第六ニ极管和第二电容，其特征在干所述第六ニ极管和第二电容连接组成ー箝位电路，所述箝位电路的一端与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三ニ极管的阴极连接，其另一端与第二ニ极管、第四ニ极管的阳极连接；所述第五ニ极管的一端与变压器副边的中间绕组连接，其另一端连接在第六ニ极管和第二电容的相连端上。进ー步，所述箝位电路是由第六ニ极管的阳极与第二电容的一端连接组成，所述第六ニ极管的阴极与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三ニ极管的阴极连接，所述第二电容的另一端与第二ニ极管、第四ニ极管的阳极连接；所述第五ニ极管的阳极与变压器副边的中间绕组连接，其阴极连接在第六ニ极管和第二电容的相连端上。或者，所述箝位电路是由第六ニ极管的阴极与第二电容的一端连接组成，所述第ニ电容的另一端与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三ニ极管的阴极连接，所述第六ニ极管的阳极与第二ニ极管、第四ニ极管的阳极连接；所述第五ニ极管的阴极与变压器副边的中间绕组连接，其阳极连接在第六ニ极管和第二电容的相连端上。进ー步，所述第五ニ极管与第六ニ极管和第二电容的相连端之间连接有第一电感。进ー步，所述箝位电路与第一ニ极管、第三ニ极管的阴极之间连接有第二电感。本实用新型的技术构思为在全桥整流的基础上，构造ー个在输出整流ニ极管换流的过程中为输出滤波电感提供一个不经整流电路的续流通路。本实用新型的有益效果很好的抑制了输出整流ニ极管的反向恢复电压尖峰，使得器件工作更可靠稳定，提高了变换器效率，减小了电磁辐射。
图I是RC缓冲电路图。图2是RCD缓冲电路图。图3是本实用新型的第一种实施例的电路图。图4是本实用新型的第二种实施例的电路图。图5是本实用新型的第三种实施例的电路图。图6是本实用新型的第四种实施例的电路图。图7是本实用新型的第五种实施例的电路图。图8是本实用新型的第六种实施例的电路图。图9是本实用新型的第三种实施例的初始工作模式示意图。图10是本实用新型的第三种实施例的电压源Ui电压为高时的工作模式示意图。[0029]图11是本实用新型的第三种实施例的电压源Ui电压由高变为零时的工作模式示意图。图12是本实用新型的第三种实施例的电压源Ui电压为低时的工作模式示意图。图13是本实用新型的第三种实施例的电压源Ui电压由低变为零时的工作模式示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本 实用新型进行进ー步说明，但并不将本实用新型局限于这些具体实施方式
。本领域技术人员应该认识到，本实用新型涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。实施例一參见图3，ー种抑制输出整流ニ极管反向尖峰电压的电路，包括由第一ニ极管D1、第二ニ极管D2、第三ニ极管D3、第四ニ极管D4与变压器T的副边组成的全桥整流电路、第五ニ极管D5、第六ニ极管D6和第二电容C2，所述第六ニ极管D6和第二电容C2连接组成一箝位电路，所述箝位电路的一端与输出滤波电感Lf的一端以及第一二极管D1、第三ニ极管D3的阴极连接，其另一端与第二ニ极管D2、第四ニ极管D4的阳极连接；所述第五ニ极管D5的一端与变压器T副边的中间绕组连接，其另一端连接在第六ニ极管D6和第二电容C2的相连端上。所述箝位电路是由第六ニ极管D6的阳极与第二电容C2的一端连接组成，所述第六ニ极管D6的阴极与输出滤波电感Lf的一端以及第一二极管D1、第三ニ极管D3的阴极连接，所述第二电容C2的另一端与第二ニ极管D2、第四ニ极管D4的阳极连接；所述第五ニ极管D5的阳极与变压器T副边的中间绕组连接，其阴极连接在第六ニ极管D6和第二电容C2的相连端上。本实用新型在换流的过程中通过箝位电路的第二电容C2、第六ニ极管D6为输出滤波电感Lf提供一个不经整流电路的续流通路，从而抑制了ニ极管的关断尖峰。具体的エ作模式见实施例三。实施例ニ參见图4，本实施例与实施例一的不同之处在于所述第五ニ极管D5与第六ニ极管D6和第二电容C2的相连端之间连接有第一电感LI。其余结构和功能与实施例一相同。实施例三參见图5，本实施例与实施例ニ的不同之处在于所述箝位电路的第六ニ极管D6的阴极与第一ニ极管D1、第三ニ极管D3的阴极之间连接有第二电感L2。其余结构和功能与实施例二相同。图9-13为图5的工作模式图，其中粗体黑线为相应模式下电流的实际所走路径，细线为在该模式下不參与工作。初始状态，參考图9，电压源Ui电压为零吋，输出滤波电感电流经负载通过箝位电路的第六ニ极管D6续流。參照图10，当电压源Ui电压为高吋，Uin通过变压器一路由第一ニ极管D1、第二ニ极管D2向负载提供能量，另一路通过第五ニ极管D5、第一电感LI对箝位电路的第二ニ极管C2充电，由于箝位电路的第六ニ极管D6此时的阳极电压比阴极电压低，故箝位电路的第六ニ极管D6此时处于截止状态。參照图11，当电压源Ui电压再次为零时，第一ニ极管Dl、第二ニ极管D2关断，由于此时箝位电路的第六ニ极管D6导通，第一ニ极管Dl、第二ニ极管D2被箝位，输出滤波电感电流不会经过第一ニ极管D1、第二ニ极管D2的结电容而是经箝位电路的第二ニ极管C2通过箝位电路的第六ニ极管D6续流，从而抑制了ニ极管的关断尖峰。參照图12，当电压源Ui电压为低吋，Uin通过变压器一路由第三ニ极管D3、第四ニ极管D4向负载提供能量，另一路通过第五ニ极管D5、第一电感LI对箝位电路的第二ニ极管C2充电，由于箝位电路的第六ニ极管D6此时的阳极电压比阴极电压低，故箝位电路的第六ニ极管D6此时处于截止状态。參照图13，当电压源Ui电压再次为零时，第三ニ极管D3、第四ニ极管D4关断，由于此时箝位电路的第六ニ极管D6导通，第三ニ极管D3、第四ニ极管D4被箝位，输出滤波电 感电流不会经过第三ニ极管D3、第四ニ极管D4的结电容而是经箝位电路的第二ニ极管C2通过箝位电路的第六ニ极管D6续流，从而抑制了ニ极管的关断尖峰。实施例四參见图6，本实施例与实施例一的不同之处在于所述箝位电路是由第六ニ极管D6的阴极与第二电容C2的一端连接组成,所述第二电容C2的另一端与输出滤波电感Lf的一端以及第一二极管D1、第三ニ极管D3的阴极连接，所述第六ニ极管D6的阳极与第二ニ极管D2、第四ニ极管D4的阳极连接；所述第五ニ极管D5的阴极与变压器T副边的中间绕组连接，其阳极连接在第六ニ极管D6和第二电容C2的相连端上。其余结构和功能与实施例一相同。实施例五參见图7，本实施例与实施例四的不同之处在于所述第五ニ极管D5与第六ニ极管D6和第二电容C2的相连端之间连接有第一电感LI。其余结构和功能与实施例四相同。实施例六參见图8，本实施例与实施例五的不同之处在于所述箝位电路的第二电容C2的另一端与第一ニ极管D1、第三ニ极管D3的阴极之间连接有第二电感L2。其余结构和功能与实施例五相同。
权利要求1.一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，包括由第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管与变压器的副边组成的全桥整流电路、第五二极管、第六二极管和第二电容，其特征在于所述第六二极管和第二电容连接组成一箝位电路，所述箝位电路的一端与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三二极管的阴极连接，其另一端与第二二极管、第四二极管的阳极连接；所述第五二极管的一端与变压器副边的中间绕组连接，其另一端连接在第六二极管和第二电容的相连端上。
2.根据权利要求I所述的一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，其特征在于所述箝位电路是由第六二极管的阳极与第二电容的一端连接组成，所述第六二极管的阴极与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三二极管的阴极连接，所述第二电容的另一端与第二二极管、第四二极管的阳极连接；所述第五二极管的阳极与变压器副边的中间绕组连接，其阴极连接在第六二极管和第二电容的相连端上。
3.根据权利要求I所述的一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，其特征在于所述箝位电路是由第六二极管的阴极与第二电容的一端连接组成，所述第二电容的另一端与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三二极管的阴极连接，所述第六二极管的阳极与第二二极管、第四二极管的阳极连接；所述第五二极管的阴极与变压器副边的中间绕组连接，其阳极连接在第六二极管和第二电容的相连端上。
4.根据权利要求2或3所述的一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，其特征在于所述第五二极管与第六二极管和第二电容的相连端之间连接有第一电感。
5.根据权利要求4所述的一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，其特征在于所述箝位电路与第一二极管、第三二极管的阴极之间连接有第二电感。
专利摘要一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路，包括由第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管与变压器的副边组成的全桥整流电路、第五二极管、第六二极管和第二电容，所述第六二极管和第二电容连接组成一箝位电路，所述箝位电路的一端与输出滤波电感的一端以及第一二极管、第三二极管的阴极连接，其另一端与第二二极管、第四二极管的阳极连接；所述第五二极管的一端与变压器副边的中间绕组连接，其另一端连接在第六二极管和第二电容的相连端上。本实用新型的有益效果很好的抑制了输出整流二极管的反向恢复电压尖峰，使得器件工作更可靠稳定，提高了变换器效率，减小了电磁辐射。
文档编号H02M1/32GK202395651SQ20112050398
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者汪维玉, 郭卫农 申请人:杭州中恒电气股份有限公司