电流型单向DC-DC变换器及对称双PWM加移相控制方法

摘要

本发明公开的一种电流型单向DC-DC变换器及用于对变换器进行控制的对称双PWM加移相控制方法，涉及电流型单向DC-DC变换器及控制方法，属于电力电子领域。本发明的变换器由主电路和控制电路组成；主电路由输入侧和输出侧组成；控制电路包括控制器和驱动电路。本发明还公开用于控制一种电流型单向DC-DC变换器的对称双PWM加移相控制方法。本发明通过低压侧电压v_ab和高压侧电压v_cd之间移相控制环的调节，以及通过低压侧PWM控制环调节开关管占空比，实现减小电流应力和环流损耗以及实现电路输入电流的低纹波运行，减小输入侧开关管电流应力和变换器的环流损耗，实现输出侧半有源全桥开关管的ZVS软开关和二极管的ZCS开关，提高变换器的效率和可靠性。

主权项

一种电流型单向DC‑DC变换器，其特征在于：主要由主电路和控制电路组成；主电路主要由输入侧和输出侧构成，输入侧用于将输入的低压进行第一次升压，从而降低对变压器变比的要求，减小输入侧开关管的电流应力，并且减小输入的纹波；输出侧用于实现对变压器交流电压的整形，实现额定电压输出；所述的输入侧包括直流电感(L₁、L₂)和由开关管(Q₁、Q₂、Q_1a、Q_2a)和箝位电容(C_d1、C_d2)组成的箝位电路，输出侧由半有源全桥和输出电容(C_o)组成，半有源全桥包括开关管(S₃、S₄)和二极管(D_r1、D_r2)；连接关系是：输入侧的直流电感L₁和L₂的一端同时和输入电源正极相连，直流电感L₁和直流电感L₂的另一端分别与升压半桥的中点a和b相连，同时a点分别与开关管Q_1a的源极、Q₁的漏极、电感L_r一端相连，开关管Q_1a的漏极与箝位电容C_d1一端连接，开关管Q_2a的漏极连接到箝位电容C_d2一端，开关管Q₁的源极、开关管Q₂的源极、箝位电容C_d1与箝位电容C_d2的一端连接到输入电源负极，电感L_r的另一端与变压器Tr原边一端连接，变压器Tr原边另一端连接到b点；输入侧与输出侧通过变压器Tr产生电气连接；变压器Tr副边的两端分别连接到半有源全桥的中点c和d，c点与二极管D_r1的阳极和开关管S₃的漏极相连，d点与D_r2的阳极和开关管S₄的漏极相连，二极管D_r1、二极管D_r2的阴极、输出电容C_o的一端都连接到输出负载的一端，开关管S₃、开关管S₄的阴极、C_o的一端同时与负载的另一端相连；控制电路主要由控制器和驱动电路构成；控制器是以DSP控制器为核心，用于对由传感器采样得到的电压电流采样信号进行转换，并依据对称双PWM加移相控制方法产生PWM驱动信号，调节占空比及输入侧和输出侧电压之间的移相角，能够减小功率不传递的阶段漏感电流有效值，降低电流造成的电路通态损耗和环流损耗，同时降低电流峰值，减小开关管和二极管应力；使输出侧二极管在全范围内实现零电流开关；移相角较小时，利用变压器漏感中偏置电流实现输出侧开关管的零电压开关，从而保证开关管在全负载范围内实现软开关，进一步降低电路损耗；驱动电路用于接收来自控制器的PWM信号，经过隔离和电压增强后为主电路的开关管(Q₁、Q₂、Q_1a、Q_2a、S₃、S₄)提供驱动电压。