專利名稱：升壓型有源交錯(cuò)并聯(lián)軟開(kāi)關(guān)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流一直流變換器。具體說(shuō)是升壓型有源交錯(cuò)并聯(lián)軟開(kāi)關(guān)電路。
背景技術(shù)：
常規(guī)的升壓型(Boost)交錯(cuò)并聯(lián)直流-直流變換器，包括兩個(gè)電感L1、L2，兩個(gè)續(xù)流二極管D1、D2，兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管S1、S2，第一功率開(kāi)關(guān)管S1的漏極與第二二極管D2的陽(yáng)極及第二電感L2的一端相連，第二功率開(kāi)關(guān)管S2的漏極與第一二極管D1的陽(yáng)極及第一電感L1的一端相連，第一電感L1的另一端與第二電感L2的另一端相連。這種升壓型交錯(cuò)并聯(lián)直流-直流變換器一般為硬開(kāi)關(guān)工作，開(kāi)關(guān)損耗較大。近年來(lái)，相繼研究了一些軟開(kāi)關(guān)電路，主要有兩種一種是在變換器中附加有源和無(wú)源元件，實(shí)現(xiàn)功率器件的軟開(kāi)關(guān)；另一種是附加含電阻的無(wú)源緩沖電路，其能量損耗大，工作時(shí)能量消耗在電阻上，導(dǎo)致電路工作效率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供附加元件數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，且無(wú)能量損耗的升壓型有源交錯(cuò)并聯(lián)軟開(kāi)關(guān)電路。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，升壓型有源交錯(cuò)并聯(lián)軟開(kāi)關(guān)電路包括兩個(gè)相耦合的電感，兩個(gè)續(xù)流二極管，兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管，第一功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第二二極管的陽(yáng)極及第二電感的一端相連，第二功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第一二極管的陽(yáng)極及第一電感的一端相連，第一電感的另一端與第二電感的另一端相連，其特征是在第一功率開(kāi)關(guān)管并聯(lián)由第一電容和第一輔助開(kāi)關(guān)管構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中第一輔助開(kāi)關(guān)管與第一功率開(kāi)關(guān)管方向一致，且第一電容與第一功率開(kāi)關(guān)管和第二電感的接點(diǎn)相連；在第二功率開(kāi)關(guān)管并聯(lián)由第二電容和第二輔助開(kāi)關(guān)管構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中第二輔助開(kāi)關(guān)管與第二功率開(kāi)關(guān)管方向一致，且第二電容與第二功率開(kāi)關(guān)管和第一電感的接點(diǎn)相連。
工作時(shí)，利用兩個(gè)耦合電感的漏感實(shí)現(xiàn)第一功率開(kāi)關(guān)管、第二功率開(kāi)關(guān)管的零電流開(kāi)通以及第一、第二兩個(gè)續(xù)流二極管的軟關(guān)斷；第一功率開(kāi)關(guān)管和第二功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，由于第一電容和第二電容的存在，實(shí)現(xiàn)了第一功率開(kāi)關(guān)管和第二功率開(kāi)關(guān)管的零電壓關(guān)斷。同時(shí)，每個(gè)開(kāi)關(guān)周期第一、第二兩個(gè)電容收集這些能量，并最終將其轉(zhuǎn)移到負(fù)載，實(shí)現(xiàn)了吸收電路的無(wú)損運(yùn)行。在整個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，通過(guò)控制第一、第二輔助開(kāi)關(guān)管的門極脈沖，可使第一、第二兩個(gè)輔助開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通和零電壓關(guān)斷。
本發(fā)明的升壓型有源交錯(cuò)并聯(lián)軟開(kāi)關(guān)電路利用了耦合電感的漏感來(lái)實(shí)現(xiàn)功率開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)，無(wú)需附加額外的電感元件，從而附加元件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，無(wú)需額外的檢測(cè)電路，電路中無(wú)能量損耗元件，可提高升壓型交錯(cuò)并聯(lián)電路的效率，且換流過(guò)程中，功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)無(wú)電壓過(guò)沖，續(xù)流二極管開(kāi)通時(shí)無(wú)電流過(guò)沖。


圖1是升壓型有源交錯(cuò)并聯(lián)軟開(kāi)關(guān)電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，升壓型有源交錯(cuò)并聯(lián)軟開(kāi)關(guān)電路包括兩個(gè)相耦合的電感L1、L2，兩個(gè)續(xù)流二極管D1、D2，兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管S1、S2，第一功率開(kāi)關(guān)管S1的漏極與第二二極管D2的陽(yáng)極及第二電感L2的一端相連，第二功率開(kāi)關(guān)管S2的漏極與第一二極管D1的陽(yáng)極及第一電感L1的一端相連，第一電感L1的另一端與第二電感L2的另一端相連，其特征是在第一功率開(kāi)關(guān)管S1并聯(lián)由第一電容C1和第一輔助開(kāi)關(guān)管S3構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中第一輔助開(kāi)關(guān)管S3與第一功率開(kāi)關(guān)管S1方向一致，且第一電容C1與第一功率開(kāi)關(guān)管S1和第二電感L2的接點(diǎn)相連；在第二功率開(kāi)關(guān)管S2并聯(lián)由第二電容C2和第二輔助開(kāi)關(guān)管S4構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中第二輔助開(kāi)關(guān)管S4與第二功率開(kāi)關(guān)管S2方向一致，且第二電容C2與第二功率開(kāi)關(guān)管S2和第一電感L1的接點(diǎn)相連。
升壓型有源交錯(cuò)并聯(lián)軟開(kāi)關(guān)電路存在四種換流情況，即第一功率開(kāi)關(guān)管S1與第一續(xù)流二極管D1之間的換流和第一功率開(kāi)關(guān)管S1與第二續(xù)流二極管D2之間的換流；第二功率開(kāi)關(guān)管S2與第二續(xù)流二極管D2之間的換流和第二功率開(kāi)關(guān)管S2與第一續(xù)流二極管D1之間的換流。由于電路結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，僅以第一功率開(kāi)關(guān)管S1的換流過(guò)程為例分析如下第一功率開(kāi)關(guān)管S1開(kāi)通，第一續(xù)流二極管D1關(guān)斷的換流過(guò)程換流之前，電路處于第一功率開(kāi)關(guān)管S1關(guān)斷、第一續(xù)流二極管D1續(xù)流的穩(wěn)定工作狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝还β书_(kāi)關(guān)管S1開(kāi)通時(shí)，由于耦合電感L1、L2的漏感存在，第一功率開(kāi)關(guān)管S1的電流從零開(kāi)始以一定斜率線性上升，即第一功率開(kāi)關(guān)管S1實(shí)現(xiàn)了零電流開(kāi)通，同時(shí)第一續(xù)流二極管D1的電流值從輸入電流開(kāi)始以相同的斜率線性減小，直至第一續(xù)流二極管D1關(guān)斷。這樣，第一續(xù)流二極管D1的反向恢復(fù)電流為零，大大減小了第一續(xù)流二極管D1所帶來(lái)的反向恢復(fù)損耗。第一續(xù)流二極管D1關(guān)斷后，第二電容C2經(jīng)第二輔助開(kāi)關(guān)管S4的體內(nèi)二極管開(kāi)始與耦合電感L1、L2的漏感諧振，直至第二電容C2上的電壓降為零。之后，電路進(jìn)入第一功率開(kāi)關(guān)管S1導(dǎo)通的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。
第一功率開(kāi)關(guān)管S1關(guān)斷，第二續(xù)流二極管D2開(kāi)通的換流過(guò)程第一功率開(kāi)關(guān)管S1關(guān)斷之前，第一輔助開(kāi)關(guān)管S3導(dǎo)通，因?yàn)榈谝惠o助開(kāi)關(guān)管S3導(dǎo)通前，第一功率開(kāi)關(guān)管S1已經(jīng)導(dǎo)通，這樣第一輔助開(kāi)關(guān)管S3實(shí)現(xiàn)了零電壓開(kāi)通。第一功率開(kāi)關(guān)管S1關(guān)斷后，輸入電流經(jīng)第一輔助開(kāi)關(guān)管S3對(duì)第一電容C1充電，第一功率開(kāi)關(guān)管S1的管電壓從零上升，即實(shí)現(xiàn)了第一功率開(kāi)關(guān)管S1的零電壓關(guān)斷。第一電容C1電壓充電至與上輸出電容端電壓相等時(shí)，第二續(xù)流二極管D2自然導(dǎo)通。第一功率開(kāi)關(guān)管S1關(guān)斷后再將第一輔助開(kāi)關(guān)管S3關(guān)斷，因?yàn)榈谝浑娙軨1兩端電壓為輸出電壓，所以第一輔助開(kāi)關(guān)管S3實(shí)現(xiàn)了零電壓關(guān)斷。電路進(jìn)入負(fù)載電流通過(guò)第二續(xù)流二極管D2輸出的穩(wěn)定狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.升壓型有源交錯(cuò)并聯(lián)軟開(kāi)關(guān)電路包括兩個(gè)相耦合的電感(L1、L2)，兩個(gè)續(xù)流二極管(D1、D2)，兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管(S1、S2)，第一功率開(kāi)關(guān)管(S1)的漏極與第二二極管(D2)的陽(yáng)極及第二電感(L2)的一端相連，第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的漏極與第一二極管(D1)的陽(yáng)極及第一電感(L1)的一端相連，第一電感(L1)的另一端與第二電感(L2)的另一端相連，其特征是在第一功率開(kāi)關(guān)管(S1)并聯(lián)由第一電容(C1)和第一輔助開(kāi)關(guān)管(S3)構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中第一輔助開(kāi)關(guān)管(S3)與第一功率開(kāi)關(guān)管(S1)方向一致，且第一電容(C1)與第一功率開(kāi)關(guān)管(S1)和第二電感(L2)的接點(diǎn)相連；在第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)并聯(lián)由第二電容(C2)和第二輔助開(kāi)關(guān)管(S4)構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中第二輔助開(kāi)關(guān)管(S4)與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)方向一致，且第二電容(C2)與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)和第一電感(L1)的接點(diǎn)相連。
全文摘要
本發(fā)明的升壓型有源交錯(cuò)并聯(lián)軟開(kāi)關(guān)電路包括兩個(gè)相耦合的電感，兩個(gè)續(xù)流二極管，兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管，第一功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第二二極管的陽(yáng)極及第二電感的一端相連，第二功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第一二極管的陽(yáng)極及第一電感的一端相連，第一電感的另一端與第二電感的另一端相連，在第一功率開(kāi)關(guān)管并聯(lián)由第一電容和第一輔助開(kāi)關(guān)管構(gòu)成的串聯(lián)電路，在第二功率開(kāi)關(guān)管并聯(lián)由第二電容和第二輔助開(kāi)關(guān)管構(gòu)成的串聯(lián)電路。本發(fā)明附加元件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需額外檢測(cè)，電路中無(wú)能量損耗元件，可提高升壓型交錯(cuò)并聯(lián)電路的效率，且換流過(guò)程中，功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)無(wú)電壓過(guò)沖。
文檔編號(hào)H02M3/16GK1588773SQ20041005275
公開(kāi)日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月8日
發(fā)明者何湘寧, 姚剛 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)