[發明專利]一種新型的零電壓零電流轉移DC－DC變換器

無效

• 申請號: 200710008738.2
• 申請日: 2007-03-23
• 公開（公告）號: CN101068097A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 林國慶
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 福州元創專利代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及一種零電壓零電流轉移DC-DC變換器，具體地說，是涉及一種軟開關的PWM變換器。

背景技術

硬開關PWM變換器以其拓撲結構簡潔、控制方式簡單、工作頻率恒定以及輸出調節特性好而得到廣泛應用。在高壓、大功率應用場合，功率器件承受的電壓、電流應力大，開關損耗大，并且電壓尖峰和電流浪涌帶來的電磁干擾可能影響變換器的正常工作。在傳統的設計中通常需用較大容量的開關器件輔以吸收電路，開關頻率難以提高。為解決這些問題，近年來國內外提出了許多軟開關技術，如諧振開關技術、零開關技術和零轉移技術等。其中零轉移變換器由于采用輔助網絡，利用輔助開關控制諧振元件的諧振過程，在保持PWM變換器優點的同時實現了軟開關，減少了開關損耗，成為電力電子領域的研究熱點。盡管目前出現許多新型電路拓撲，但仍存在著一些不足，如開關管電壓電流應力大、輔助管不能實現軟開關、主開關管不能實現四個零、存在較大環流能量等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種零電壓零電流轉移DC-DC變換器。

本發明是這樣構成的：一種零電壓零電流轉移DC-DC變換器，包括由主開關管(S1)、功率二極管(D)和儲能電感(Lf)組成的升壓式DC-DC變換器，由第一輔助開關管(S2)控制的輔助諧振網絡1和由第二輔助開關管(S3)控制的輔助諧振網絡2，其特征在于：電源正極通過儲能電感(Lf)分別連接到主開關管(S1)的集電極、第一電容(C1)的一端、第二輔助開關管(S3)的集電極、第一電感(L1)的同名端、第二電感(L2)的非同名端、功率二極管(D)的正端；主開關管(S1)的發射極、第一電容(C1)的另外一端連接到電源的負端；第二輔助開關管(S3)的發射極分別與第四電感(Lr2)的一端及第三二極管(D3)的正極連接，第四電感(Lr2)另一端經第二電容(C2)連接到電源的負端；第一電感(L1)的另一端經第三電感(Lr1)分別與第五二極管(D5)、第四二極管(D4)的正極相連，第五二極管(D5)的負極分別連接到第一輔助開關管(S2)的集電極、第三二極管(D3)的負極，第一輔助開關管(S2)的發射極與電源的負端相連；第二電感(L2)的同名端與第二二極管(D2)的正極相連，功率二極管(D)的負極分別連接到第二二極管(D2)和第四二極管(D4)的負極、第三電容(C0)及電阻(R0)的一端；第三電容(C0)和電阻(R0)的另一端與電源負端連接；主開關管(S1)、第一輔助開關管(S2)、第二輔助開關管(S3)的基極分別連接到三個控制電路，所述的輔助諧振網絡1由第一電感(L1)、第三電感(Lr1)、第五二極管(D5)、第一輔助開關管(S2)和第一電容(C1)組成，用于實現主開關管(S1)的零電壓接通，第一電感(L1)和第二電感(L2)組成的耦合電感使第一輔助開關管(S2)實現了零電流關斷，也減少了第一輔助開關管(S2)的電流應力；所述的輔助諧振網絡2由第四電感(Lr2)、第二輔助開關管(S3)和第二電容(C2)和主開關管(S1)組成，用于實現主開關管(S1)的零電流關斷和第二輔助開關管(S3)的零電流通斷，第四電感(Lr2)、第二電容(C2)、第三二極管(D3)和第一輔助開關管(S2)組成的諧振網絡用于使第二電容(C2)反極性，為輔助諧振網絡2的工作創造條件。

本發明是一種零電壓零電流轉移的軟開關DC-DC變換器電路拓撲，它通過采用兩條輔助諧振支路實現了全部主、輔開關的軟開關。由于主開關管(S1)實現了四個零，消除了電壓和電流的交疊現象、降低了開關損耗；四個斜坡，減小了、，開關應力減小，同時也解決了硬開關PWM變換器引起的EMI問題、二極管的反向恢復問題。在較寬的負載范圍內，零電壓、零電流開關條件均可以得到保證。該DC-DC變換器由于主開關管和輔助開關管都實現了零電流通斷，主開關管和輔助開關管均可用IGBT作為開關器件用于高電壓、大功率應用場合。

附圖說明

圖1是本發明的軟開關電路圖；

圖2是本發明的模式1工作狀態的等效電路；

圖3是本發明的模式2工作狀態的等效電路；

圖4是本發明的模式3工作狀態的等效電路；

圖5是本發明的模式4工作狀態的等效電路；

圖6是本發明的模式5工作狀態的等效電路；

圖7是本發明的模式6工作狀態的等效電路；

圖8是本發明的模式7工作狀態的等效電路；

圖9是本發明的模式8工作狀態的等效電路。

具體實施方式