[發(fā)明專利]一種高增益軟開關(guān)Buck-Boost變換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110978051.1
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113746324B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邾玢鑫;藍(lán)海;支樹播;黃悅?cè)A;楊楠;王凱宏;李振華
• 申請（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M1/08;H02M1/44
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 吳思高

一種高增益軟開關(guān)Boost變換器，該變換器包括主電路、輔助電路；所述主電路包括Buck?Boost變換器、至少一個外衣單元。所述Buck?Boost變換器包含主電感L1、功率開關(guān)管S1、二極管D1、電容C1。所述輔助電路包括零電流電感Lr、輔助電感Ls、零電壓電容Cr、二極管D2、D3、D4。本發(fā)明變換器實現(xiàn)了功率開關(guān)管的零電壓關(guān)斷和零電流導(dǎo)通，消除了功率開關(guān)管S1上的開關(guān)損耗，可以提高變換器的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直流-直流變換器，具體涉及一種高增益軟開關(guān)Buck-Boost變換器。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有的開關(guān)電源技術(shù)中，Buck-Boost外衣電路很好的實現(xiàn)了高電壓增益，但在高增益DC/DC變換器中，為了降低變換器成本和提高變換器的功率密度，就需要提高變換器的開關(guān)管工作頻率。然而，目前實現(xiàn)變換器的高頻工作仍然有困難，主要原因是隨著變換器工作頻率的提高，其開關(guān)管的開關(guān)損耗也會相應(yīng)的增加，進(jìn)而導(dǎo)致變換器的工作效率降低，發(fā)熱量增加。另外，散熱器體積和重量也隨之增加。開關(guān)頻率的升高主要產(chǎn)生以下兩個問題：

(1)開關(guān)損耗問題：在功率開關(guān)管開關(guān)過程中，功率開關(guān)管的電壓和電流均不為零，出現(xiàn)交疊面積，該面積就為功率開關(guān)管的開關(guān)損耗。開關(guān)損耗與開關(guān)頻率之間成線性關(guān)系，開關(guān)頻率的提高之后，開關(guān)損耗會有明顯的增加。

(2)EMI(Electromagnetic Interference)電磁干擾效應(yīng)：當(dāng)變換器工作在高頻率時，電壓和電流變化較快，波形會出現(xiàn)明顯的過沖，開關(guān)管會不得不產(chǎn)生較高的du/dt和di/dt，對電源自身和周邊的電子設(shè)備會有影響，并且會有開關(guān)噪音，在開關(guān)頻率的進(jìn)一步提高之后，EMI問題會變得更加嚴(yán)峻。

針對現(xiàn)今的高增益DC/DC變換器存在的問題，采用軟開關(guān)技術(shù)，理論上可以將開關(guān)損耗降至零，同時能減少EMI問題對電子器件的干擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種高增益軟開關(guān)Buck-Boost變換器，通過輔助電路使得功率開關(guān)管實現(xiàn)了零電壓關(guān)斷和零電流開通，降低了電路中功率開關(guān)管上的開關(guān)損耗。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種高增益軟開關(guān)Buck-Boost變換器，該變換器包括主電路、輔助電路；

所述主電路包括Buck-Boost變換器、至少一個外衣單元；

所述Buck-Boost變換器包含主電感L1、功率開關(guān)管S1、二極管D1、電容C1；

功率開關(guān)管S1漏極連接輸入電源的正極，二極管D1陽極連接電容C1一端，電容C1另一端分別連接主電感L1另一端、輸入電源負(fù)極；

所述外衣單元包含電容Cn1、電容Cn2、電感Ln1、二極管Dn1，n為自然數(shù)，且n≥1，外衣單元包含五端口：端口①、端口②、端口③、端口④、端口⑤；

電容Cn1一端為端口①，電容Cn1另一端分別連接電感Ln1一端、二極管Dn1陰極，電感Ln1另一端為端口②，二極管Dn1陽極連接電容Cn2一端，電容Cn2另一端為端口③；二極管Dn1陰極為端口④，二極管Dn1陽極為端口⑤；

端口①連接到Buck-Boost變換器中二極管D1陰極，端口②連接到Buck-Boost變換器中二極管D1的陽極，端口③連接到輸入電源負(fù)極；

所述輔助電路包括零電流電感Lr、輔助電感Ls、零電壓電容Cr、二極管D2、D3、D4；

零電流電感Lr一端連接Buck-Boost變換器中功率開關(guān)管S1源極；

零電流電感Lr另一端分別連接第一外衣單元中的電容C11的一端、Buck-Boost變換器中二極管D1陰極、主電感L1一端；

二極管D2陰極分別連接輸入電源陽極、功率開關(guān)管S1漏極；