[發明專利]一種ARCP軟開關電路

有效

• 申請號: 200710140792.2
• 申請日: 2007-08-17
• 公開（公告）號: CN101369771A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: 張春濤;張曉飛;肖學禮
• 申請（專利權）人: 力博特公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M1/36
• 代理公司: 深圳創友專利商標代理有限公司
• 代理人: 喻尚威

技術領域

本發明涉及開關電路，尤其是涉及一種ARCP軟開關電路。

背景技術

目前開關電源發展趨勢為：高頻小型化，高功率密度，高效率，低成 本。而傳統的開關電路由于半導體器件處于硬開關工作狀態，其損耗非常 大，無法提高自身效率，從而使體積龐大，逐漸失去市場競爭力。由于受 到半導體器件行業發展以及價格等方面因素的限制，軟開關電路拓撲成為 絕大多數開關電源廠商提高產品競爭力的選擇，關于軟開關電路方面的研 究已非常多，其中名稱為輔助諧振換流極(Auxiliary?Resonant?Commutated? Pole，簡稱ARCP)的軟開關電路，其電路簡單，使用較為廣泛，具體結 構如圖1所示。

圖1中，+1/2U_d、-1/2U_d分別是以N點為參考點的直流電壓；SW₁、 SW₂是主功率開關器件；D₃、C₁是主功率開關器件SW₁內部寄生或外加的 續流二極管和電容；D₄、C₂是主功率開關器件SW₂內部寄生或外加的續流 二極管和電容；L₁、C₃為主功率輸出濾波電感、電容；SW₃、SW₄是為了 實現主功率開關器件SW₁、SW₂零電壓開通所增加的單向輔助開關器件； L₂是為實現主功率開關器件SW₁、SW₂過零電壓開通所增加的與SW₃、SW₄串連的諧振電感；I₁是主功率濾波電流，方向可以與圖中表示方向相同或 相反；I₂是為SW₁、SW₂實現軟開關額外引進的與I₁方向相同的諧振電流； I₃、I₄分別為通過SW₁、SW₂的單向諧振電流；U_o是工頻正弦波輸出電壓。

如圖1所示，為降低主功率開關器件SW₁、SW₂的損耗，ARCP軟開 關電路設置了兩個單向輔助開關器件SW₃、SW₄和諧振電感L₂，同時在主 功率開關器件SW₁、SW₂兩端分別并聯相對其自身寄生電容較大的諧振電 容C₁、C₂。通過控制輔助開關器件SW₃、SW₄的開通與關斷，在諧振電感 L₂上形成諧振電流I₂，通過諧振電感L₂與諧振電容C₃發生的諧振，實現 主功率開關器件SW₁與SW₂零電壓開通。同時，由于在主功率開關器件 SW₁和SW₂兩端并聯容值相對自身寄生電容大得很多的諧振電容C₁和C₂， 從而實現主功率開關器件的零電壓關斷。這樣，ARCP軟開關電路能夠實 現主功率開關器件SW₁、SW₂的零電壓開通和零電壓關斷，從而大大降低 了主功率器件的損耗。同時對于新增加的輔助開關器件SW₃、SW₄，由于 與其串連的諧振電感L₂的存在，電流不會發生突變，從而實現零電流開通， 通過合理地控制輔助開關器件SW₃、SW₄的開通和關斷的時間，可以實現 輔助開關器件SW₃、SW₄的零電流關斷，這樣對于新增加的輔助開關器件 SW₃，SW₄而言，其工作狀態屬于零電流開通和零電流關斷，其開關損耗 非常小。