[實(shí)用新型]一種高效率無(wú)源軟開(kāi)關(guān)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220277854.0
• 申請(qǐng)日: 2012-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202663299U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊祎巍;吳朝暉;李斌;熊杰飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/155
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/155
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及交流-直流/直流-直流轉(zhuǎn)換過(guò)程中的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，具體涉及一種高效率無(wú)源軟開(kāi)關(guān)電路。?

背景技術(shù)

傳統(tǒng)PWM變換器中開(kāi)關(guān)器件工作在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)的通斷過(guò)程伴隨著電壓和電流的劇烈變化，其存在的主要問(wèn)題是開(kāi)關(guān)損耗和大噪聲。開(kāi)關(guān)損耗隨著開(kāi)關(guān)頻率的提高而增加，使電路效率下降，阻礙了開(kāi)關(guān)頻率的進(jìn)一步提高，開(kāi)關(guān)噪聲給電路帶來(lái)嚴(yán)重的電磁干擾，影響周邊電子設(shè)備的正常工作。解決上述問(wèn)題的辦法是采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，軟開(kāi)關(guān)電路是在電路中增加電感L、電容C等諧振元件，在開(kāi)關(guān)過(guò)程前后引入諧振，使開(kāi)關(guān)條件得以改善。軟開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)器件在開(kāi)通或關(guān)斷的過(guò)程中,?或是加于其上的電壓為零,或是通過(guò)開(kāi)關(guān)器件的電流為零，這種開(kāi)關(guān)方式為電源小型化、高效率創(chuàng)造了條件。理想的軟開(kāi)通過(guò)程是，電壓先下降到零后，電流再緩慢上升到通態(tài)值，所以開(kāi)通時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲，理想的軟關(guān)斷過(guò)程是，電流先下降到零后，電壓再緩慢上升到斷態(tài)值，所以開(kāi)通時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生損耗和噪聲。采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)后，開(kāi)關(guān)頻率不受開(kāi)關(guān)損耗的限制，提高了開(kāi)關(guān)器件的工作頻率，減少了開(kāi)關(guān)器件的散熱體積，提高了變換器工作的可靠性。

軟開(kāi)關(guān)技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)歷了不斷的發(fā)展和完善，前后出現(xiàn)了許多軟開(kāi)關(guān)電路，新型的軟開(kāi)關(guān)拓?fù)淙圆粩喑霈F(xiàn)。根據(jù)其發(fā)展的歷程可將軟開(kāi)關(guān)電路分成準(zhǔn)諧振電路，零開(kāi)關(guān)PWM電路和零轉(zhuǎn)換PWM電路。目前無(wú)源無(wú)損緩沖電路是實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)的重要技術(shù)之一，在直流開(kāi)關(guān)電源中也得到了廣泛的應(yīng)用。本實(shí)用新型即為一種低功耗無(wú)源的零電壓導(dǎo)通和零電流關(guān)斷的軟開(kāi)關(guān)電路。該電路相比傳統(tǒng)軟開(kāi)關(guān)電路采用的均為無(wú)源元件，能夠?qū)崿F(xiàn)零電壓導(dǎo)通和零電流關(guān)斷開(kāi)關(guān)，具有低功耗的特點(diǎn)，提高了電路的效率。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種高效率無(wú)源軟開(kāi)關(guān)電路，該電路位于直流-直流(DC-DC)輸入電路與負(fù)載之間，用于提高電路的效率，具體技術(shù)方案如下。

一種高效率無(wú)源軟開(kāi)關(guān)電路，包括輸入電路、軟開(kāi)關(guān)電路和輸出電路。所述軟開(kāi)關(guān)電路級(jí)聯(lián)在輸入電路和輸出電路的橋臂之間。

優(yōu)選的，所述輸入電路包括MOS開(kāi)關(guān)管；所述軟開(kāi)關(guān)電路包括第一二極管、第二二極管、第三二極管、第五二極管、第一電感、第二電感、第一電容和第二電容；所述輸出電路包括第四二極管、第三電感、第三電容和第一電阻。其中，MOS開(kāi)關(guān)管的源極與第一二極管的陽(yáng)極相連，第一二極管的陰極與第一電容的一端和第二二極管的陰極和第二電感的一端相連，第一電容的另一端與第五二極管的陰極相連，第一電感的一端與第一二極管的陽(yáng)極相連，第一電感的另一端與第三電感的一端和第二二極管的陽(yáng)極相連，第二二極管的陽(yáng)極與第二電容的一端和第一電感的另一端相連，第二電感的另一端與第三二極管的陽(yáng)極相連，第二電容的另一端與第三二極管的陰極和第五二極管的陽(yáng)極相連；所述輸入電路的輸入端接直流電壓，負(fù)輸入端與MOS開(kāi)關(guān)管的漏極相連，正輸入端與軟開(kāi)關(guān)電路中的第五二極管的陰極和第一電容的另一端相連。第四二極管的陽(yáng)極與第一電感的另一端和第三電感的一端相連，第四二極管的陰極與第三電容的一端和第一電阻的一端和軟開(kāi)關(guān)電路中的第五二極管的陰極相連，第三電感的另一端與第三電容的另一端和第一電阻的另一端相連。

優(yōu)選的，所述的高效率無(wú)源軟開(kāi)關(guān)電路中，第一電感L1的電感值為：

L1=t₁*V_s/I_s,max????????????????????????????????????????????????????????????????（1）；

其中，t₁的取值為開(kāi)關(guān)周期T的2%-9%，V_s是MOS開(kāi)關(guān)管(Q1)上的電壓均值，I_s,max是流過(guò)MOS開(kāi)關(guān)管Q1的最大電流。

優(yōu)選的，所述的高效率無(wú)源軟開(kāi)關(guān)電路中，第一電容C1的電容值為：

（2）；

其中，?I_s是流過(guò)MOS開(kāi)關(guān)管(Q1)電流的均值；I_s的最小值I_s,min小于I_s,max的5%；k是取值大于0且小于1的數(shù)，且k滿足（3）式

（3）。

優(yōu)選的，所述的高效率無(wú)源軟開(kāi)關(guān)電路中，第一電容C1的取值和第二電容C2的電容值滿足：

（4）；

第二電感L2的感值滿足：

（5）；

其中，是MOS開(kāi)關(guān)管Q1電流的紋波大小。