[發明專利]最小電壓型有源鉗位直流－直流變換器

有效

• 申請號: 01132207.1
• 申請日: 2001-11-13
• 公開（公告）號: CN1352486A
• 公開（公告）日: 2002-06-05
• 發明（設計）人: 陳剛;徐德鴻;馮波;汪槱生
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及直流-直流變換器。

背景技術

圖1所示的由一個開關管M1和一個整流二極管D2連接，并在接點有引出而具有標號為1、2、3的三個連接端的電路，是圖2中的a)、b)、c)、d)、e)、f)所示的buck、boost、buckboost、Cuk、SEPIC、Zeta等6種常規的直流-直流變換器中的基本變換電路，圖2各圖中的Vin為變換器的輸入電壓端口，Vo為變換器的輸出電壓端口，L及L’為變換器中的電感，C為變換器中的電容。由這種基本變換電路構成的直流-直流變換器的不足之處在于，變換器為硬開關工作，在電流連續模式工作中變換器中二極管反向恢復所引起的相關損耗很高，開關管的電流應力大。近年來，為了提高直流-直流變換器的效率，不少軟開關技術相繼被運用。一些變換器采用零電壓轉換技術，在沒有增加器件電壓應力的情況下抑制了二極管的反向恢復電流，并實現了主開關的零電壓開關工作，但是，往往變換器中的輔助開關器件沒有工作在軟開關狀態；通常的有源鉗位技術雖然可以同時實現主開關和輔助開關的軟開關工作，但是主開關和輔助開關的電壓應力增加不少，并且電壓應力隨著控制占空比以及負載的增大而增大，另外變換器中二極管關斷后其兩端的寄生電容和輔助電感諧振產生較嚴重的電壓振蕩，電壓應力大。

發明內容

本發明的目的是提供一類能抑制變換器中二極管的反向恢復電流，保證所有功率開關器件均實現軟開關工作的最小電壓型有源鉗位直流-直流變換器。

為達上述目的，本發明采取的措施是用主開關管、二極管、輔助開關管、鉗位電容和輔助電感構成的基本變換電路去替代常規直流-直流變換器中如圖1所示的由開關管和二極管構成的基本變換電路。具體技術解決方案有：

方案1，本發明的最小電壓型有源鉗位直流-直流變換器，是具有三個連接端基本變換電路的buck變換器，其特征是所說的基本變換電路包括主開關管M1、二極管D2、輔助開關管M3、鉗位電容Cc及輔助電感L1，鉗位電容Cc和輔助電感L1的串聯電路與輔助開關管M3相并聯后的一端與主開關管M1相連，另一端與二極管D2相連，主開關管M1的另一端、二極管D2的另一端及輔助開關管M3與二極管D2的接點或鉗位電容Cc與輔助電感L1的接點分別為基本變換電路在變換器中的連接端。

方案2，本發明的最小電壓型有源鉗位直流-直流變換器，是具有三個連接端基本變換電路的boost變換器，其特征是所說的基本變換電路包括主開關管M1、二極管D2、輔助開關管M3、鉗位電容Cc及輔助電感L1，鉗位電容Cc和輔助電感L1的串聯電路與輔助開關管M3相并聯后的一端與主開關管M1相連，另一端與二極管D2相連，主開關管M1的另一端、二極管D2的另一端及輔助開關管M3與二極管D2的接點或鉗位電容Cc與輔助電感L1的接點分別為基本變換電路在變換器中的連接端。

方案3，本發明的最小電壓型有源鉗位直流-直流變換器，是具有三個連接端基本變換電路的buckboost變換器，其特征是所說的基本變換電路包括主開關管M1、二極管D2、輔助開關管M3、鉗位電容Cc及輔助電感L1，鉗位電容Cc和輔助電感L1的串聯電路與輔助開關管M3相并聯后的一端與主開關管M1相連，另一端與二極管D2相連，主開關管M1的另一端、二極管D2的另一端及輔助開關管M3與二極管D2的接點或鉗位電容Cc與輔助電感L1的接點分別為基本變換電路在變換器中的連接端。

方案4，本發明的最小電壓型有源鉗位直流-直流變換器，是具有三個連接端基本變換電路的Cuk變換器，其特征是所說的基本變換電路包括主開關管M1、二極管D2、輔助開關管M3、鉗位電容Cc及輔助電感L1，鉗位電容Cc和輔助電感L1的串聯電路與輔助開關管M3相并聯后的一端與主開關管M1相連，另一端與二極管D2相連，主開關管M1的另一端、二極管D2的另一端及輔助開關管M3與二極管D2的接點或鉗位電容Cc與輔助電感L1的接點分別為基本變換電路在變換器中的連接端。

方案5，本發明的最小電壓型有源鉗位直流-直流變換器，是具有三個連接端基本變換電路的SEPIC變換器，其特征是所說的基本變換電路包括主開關管M1、二極管D2、輔助開關管M3、鉗位電容Cc及輔助電感L1，鉗位電容Cc和輔助電感L1的串聯電路與輔助開關管M3相并聯后的一端與主開關管M1相連，另一端與二極管D2相連，主開關管M1的另一端、二極管D2的另一端及輔助開關管M3與二極管D2的接點或鉗位電容Cc與輔助電感L1的接點分別為基本變換電路在變換器中的連接端。