[發(fā)明專利]高頻DC-DC變換器及其諧振驅(qū)動電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510666721.0
• 申請日: 2015-10-15
• 公開（公告）號: CN105207491A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金科;王晶晶
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02M3/338
• 分類號: H02M3/338
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了高頻DC-DC變換器及其諧振驅(qū)動電路，屬于電力電子器件尤其是開關(guān)電源的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)PWMDC-DC變換器的工作頻率一般在MHz以下，其體積、重量和動態(tài)響應(yīng)都受到了較大限制。為了大幅提升功率密度、集成度、動態(tài)性能和可靠性，工業(yè)界正不斷推動工作頻率的大幅增加。開關(guān)頻率的增加直接降低了對功率變換器件的儲能要求，改善了瞬態(tài)響應(yīng)速度，并且在理論上實現(xiàn)了無源元件(電容和磁性元件)的小型化和集成度，提升了功率密度。同時新型半導(dǎo)體器件的推出和新型磁性材料的不斷發(fā)展，也為功率變換的高頻化發(fā)展提供了可能性。

雖然開關(guān)頻率的大幅提高帶來了很多優(yōu)點，但同時也帶來很多問題和挑戰(zhàn)，包括功率半導(dǎo)體器件開關(guān)損耗的顯著增加，電路寄生參數(shù)的影響加劇，高速驅(qū)動的實現(xiàn)等等，這些問題都有待解決。因此高頻功率變換技術(shù)日益成為國內(nèi)外高效、高性能功率變換技術(shù)的研究熱點。

另外，在低壓輸出場合，整流電路作為DC/DC高頻變換器的重要組成部分，對變換器的整機性能起著非常關(guān)鍵的作用。傳統(tǒng)的整流電路采用功率二極管，由于二極管的通態(tài)壓降較高(典型值為0.3～1V)，因此整流損耗較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述背景技術(shù)的不足，提供了高頻DC-DC變換器及其諧振驅(qū)動電路，實現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通，減小了開關(guān)損耗以及應(yīng)力，減小了導(dǎo)通損耗，解決了提高開關(guān)頻率以提升變換器功率密度存在開關(guān)損耗增加、電路寄生參數(shù)的影響加劇、高速驅(qū)動實現(xiàn)難的技術(shù)問題。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：

高頻DC-DC變換器，包括：依次連接的逆變模塊、阻抗匹配模塊、整流模塊，

逆變模塊包括：第一諧振電感和第一諧振電容、在兩倍開關(guān)頻率處諧振的第二諧振電感和第二諧振電容、第一MOS管，第一諧振電感一端接直流電壓源正極，第一諧振電感另一端與第二諧振電感一端、第一MOS管源極相連接，第二諧振電感另一端接第二諧振電容一極，第二諧振電容另一極、第一MOS管漏極與直流電壓源負(fù)極連接后接地，第一諧振電容并聯(lián)在第一MOS管的源極和漏極之間，第一諧振電感和第一諧振電容參與諧振；

阻抗匹配模塊包括：第三諧振電感和第三諧振電容，第三諧振電感一端接第一MOS管源極，第三諧振電感另一端接第三諧振電容一極，所述第三諧振電感和第三諧振電容的等效阻抗為感性；

整流模塊包括：第四諧振電感、第四諧振電容、輸出電容、第二MOS管，第四諧振電容一極、第四諧振電感一端、第三諧振電容另一極均與第二MOS管源極相連接，第四諧振電感另一端接輸出電容一極，第二MOS管漏極、第四諧振電容另一極、輸出電容另一極均接地，第四諧振電感和第四諧振電容參與諧振。

作為所述高頻DC-DC變換器的進(jìn)一步優(yōu)化方案，第一諧振電感的電感值L_F、第二諧振電感的電感值L_2F、第二諧振電容的電容值C_2F滿足以下表達(dá)式：

LF=19π2fs2CF,]]>

L2F=115π2fs2CF,]]>