[發明專利]一種軟開關的降壓式變換電路及其控制策略

無效

• 申請號: 201210550580.2
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN103023322A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 黃文輝;羅中良;陳治明
• 申請（專利權）人: 黃文輝
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

技術領域

本發明涉及軟開關領域，特別涉及一種軟開關的降壓式變換電路及其控制策略。

背景技術

傳統的PWM變換器中的開關器件主要為硬開關(Hard-Switching),現有的硬開關具有如下缺陷：

1：在開通時，電流上升和電壓下降同時進行形成開通損耗，在關斷時，電壓上升和電流下降同時進行形成關斷損耗，由此電壓、電流波形的交疊產生了開關損耗(Switching-Loss),開關損耗會隨著開關頻率的提高而急速增加。

2：當器件關斷時，電路的感性元件感應出尖峰電壓，開關頻率愈高，關斷愈快,該感應電壓愈高，此電壓加在開關器件兩端,易造成器件擊穿。

3：當開關器件在很高的電壓下開通時，儲存在開關器件結電容中的能量將以電流形式全部耗散在該器件內。開關頻率愈高，開通電流尖峰愈大，從而引起器件過熱損壞。另外，二極管由導通變為截止時存在反向恢復期，開關管在此期間內的開通動作，易產生很大的沖擊電流，開關頻率愈高，該沖擊電流愈大，對器件的安全運行造成危害。

4：隨著頻率提高，電路中的?di/dt和dv/dt增大，從而導致電磁干擾(EMI)增大，影響整流器和周圍電子設備的工作。

現代電力電子裝置的發展趨勢主要趨向于小型化、輕量化、對電路效率和電磁兼容性也有了更高的要求。而硬開關的缺陷大大的制約了現代電力電子裝置的發展，由此本領域的技術人員針對解決硬開關的缺陷設計了由復雜電路構成的軟開關（Soft-Switching）。

現有的軟開關是相對硬開關而言的。軟開關是電器回路中用于連通和切斷負載的一種方式和裝置。軟開關技術問世以來，經歷了不斷的發展和完善，主要可分為零電壓開關和零電流開關。隨著新型的軟開關拓撲仍不斷出現，根據其發展的歷程可將軟開關電路分成準諧振電路、零開關PWM電路和零轉換PWM電路。和硬開關工作不同，理想的軟關斷過程是電流先降到零，電壓再緩慢上升到斷態值，所以關斷損耗近似為零。由于器件關斷前電流已下降到零，解決了感性關斷問題，理想的軟開通過程是電壓先降到零，電流在緩慢上升到通態值，所以開通損耗近似為零，器件結電容的電壓亦為零，解決了容性開通問題。同時的，開通時，二極管反向恢復過程已經結束，因此二極管方向恢復問題不存在，提高了開關的頻率。

在發明人的仔細研究和驗證下，發現現有技術具有如下缺陷：

現有的軟開關電路為了實現降低開關損耗和提高開關頻率的目的，其設計的電路結構都較為復雜，其必須使用繁復的控制策略以實現軟開關的效果，由此導致電路的效率處于一種較低的水平，影響了電路的實際使用效果。

發明內容

本發明實施例第一目的在于提供一種軟開關的降壓式變換電路，應用該技術方案在同樣實現降低開關損耗和提高開關頻率的基礎上，簡化了電路結構，提高了電路的效率，改善了電路實際使用的效果。

本發明實施例第二目的在于提供?一種軟開關的降壓式變換電路的控制策略，應用該技術方案在同樣實現降低開關損耗和提高開關頻率的基礎上，簡化了電路結構，提高了電路的效率，改善了電路實際使用的效果。

一種軟開關的降壓式變換電路，其特征在于：

包括軟開關電路、控制單元；

所述的軟開關電路包括：輸入電源、第一MOS開關管、第二MOS開關管、第三MOS開關管、二極管、第一電感、第二電感、第一電容、第二電容、輸入負載以及用于控制所述第一MOS開關管、第二MOS開關管、第三MOS開關管的導通與關斷的控制單元；

所述輸入電源的正極分別與所述第一MOS開關管的漏極和第二MOS開關管的漏極相連接；

所述第二MOS開關管的源極分別與所述的第一電感的一端和所述的二極管的陰極相連接；

所述二極管的陽極與所述的輸入電源的負極相連接；

所述第一電感的另一端與所述的第一MOS開關管的源極相連接；

所述第一MOS開關管的源極與所述的第三MOS開關管的漏極相連接；

所述第三MOS開關管的源極與所述的輸入電源的負極相連接；

所述第三MOS開關管的漏極與所述的第一電容的一端相連接；

所述第一電容的另一端與所述的輸入電源的負極相連接；

所述第三MOS開關管的漏極與所述的第二電感的一端相連接；

所述第二電感的另一端分別與所述的第二電容的一端和所述的輸入負載的一端相連接；

所述第二電容的另一端和所述的輸入負載的另一端同時與所述的輸入電源的負極相連接。

2、根據權利要求1所述的一種軟開關的降壓式變換電路，其特征在于：