[發明專利]一種主動軟開關半橋方法

有效

• 申請號: 200910113872.8
• 申請日: 2009-02-18
• 公開（公告）號: CN101494423A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 申莉萌;王希天
• 申請（專利權）人: 南寧常萌電子科技有限公司
• 主分類號: H02M7/44
• 分類號: H02M7/44;H02M7/523
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司
• 代理人: 黃永校

技術領域

本發明涉及開關電源的半橋拓撲，特別是一種主動軟開關半橋方法。

背景技術

傳統半橋拓撲，大量應用在電力電子開關電源產品，例如，應用于電子熒光 燈鎮流器、節能燈和電子變壓器等產品之中。

傳統半橋上下開關管切換時，由于電力電子開關元件本身有響應時間延遲， 以及產品內部存在各種諧波和寄生參數雜散電磁場影響，存在發生半橋直通危 害，往往在一瞬間燒壞了半橋電力開關管。

當半橋每一個電力電子開關元件從(OFF)轉換到導通(ON)的瞬間，導通電流 的前峰ΔiON與開關電壓的拖尾ΔuoN同時存在，形成接通開關損耗ΔPoN；為 了降低ΔPoN最常用辦法是設法使ΔiON為零，例如，主開關串聯電感就能實現 “零電流導通”條件。

當半橋每一個電力電子開關元件，從導通(ON)轉換到斷開(OFF)的瞬間Δt 切斷電流的拖尾ΔiOff，與開關電壓的前峰ΔuOff同時存在，形成的切斷開 關損耗ΔPOff，為了降低ΔPoff最常用辦法是使Δuoff為零；例如，主開關 并聯電容就能實現“零電壓斷開”。并聯電容所吸收(或貯存)的電荷，須在電 力電子開關下次斷開之前，預先泄放(或回饋到負載)，為下次實現“零電壓斷 開”做好準備。傳統半橋就是用優化電路的電感Lr和電容Cr形成LLC軟諧振， 實現某狹窄范圍有條件的軟開關(ZVZCS)。然而由于形成LLC諧振軟開關的邊 界條件有效范圍不夠寬廣，當電源波動、負載變化、溫度變化等擾動時，很容 易受到影響，一旦軟開關失效，半橋電力電子開關進入硬開關惡性循環而損壞。 為此，思考發明一種在各種因素波動時，均能夠主動實現半橋軟開關拓撲，廣 泛應用于各種電力電子產品中，提高電力電子產品可靠性和一致性，有積極意 義。

發明內容

本發明目的在于提供一種主動軟開關半橋方法，它可以實現半橋拓撲適應 各種因素波動時均能保持主動軟開關ZVS，不僅僅依賴優化參數LLC諧振開關 才能被動軟開關。

本發明采用的技術方案為：一種主動軟開關半橋方法，用推挽式的BUCK拓 撲，分別用兩電感Lo1和Lo2，串聯在半橋拓撲的主電路之中，用輔助開關VS11、 VS12分別執行CUK主動實現零電壓斷開ZVS軟開關；主開關VS1和VS2分別各 串磁集成小電感Lo1和Lo2形成零電流導通(ZCS)軟開關，輸出交流電經負載 RO，再串限流電感Lr，到半橋電容C1和C2的中點P，構成推挽BUCK半橋拓撲， 在直流母線進線端子分別串入電感LD及其續流電路CD-D1-D0-D2。

所述負載RO的一端接PCB內部低電位公共O點。

本發明采用的另一種技術方案是：引用CUK拓撲的特征，用電容C串二極 管D，然后用來與電力電子開關并聯，電容C吸收電力電子開關斷路時零電壓 軟開關ZVS的能量，并在電力電子開關導通時回饋給負載。

本發明的突出效果在于：

由于采用輔助開關主動回收CUK的CZV電容貯能回饋給負載，本發明主動軟 開關ZCZVS拓撲，比傳統靠優化參數才可以實現LLC有條件的被動式軟開關的 可靠性大為提升，電功效率也提升，而EMC干擾電平下降。

附圖說明

圖1是本發明所述主動軟開關半橋方法拓撲示意圖。

圖2是本發明所述主動軟開關半橋方法應用于LED燈電源適配器產品的示 意圖。

圖3是本發明所述主動軟開關半橋方法應用于電子熒光燈的示意圖。

圖4是本發明所述主動軟開關半橋方法應用于HID燈的示意圖。

圖5是本發明所述主動軟開關半橋方法應用于三相或多相負載的示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步詳細說明：