專利名稱：一種軟開關(guān)dc-dc變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種DC-DC變換器，尤其涉及一種軟開關(guān)DC-DC變換器。
背景技術(shù)：
直流開關(guān)電源，是具有直流變換器且輸出電壓恒定或按要求變化的直流電源，其 輸入為直流電或交流電。直流開關(guān)電源的核心是DC-DC變換器，它是將一種直流電轉(zhuǎn)換成 另一種或多種直流電能的變換器，是直流開關(guān)電源的主要部件。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，直流開關(guān)電源被廣泛應(yīng)用在工業(yè)裝置電源、通信 電源、大型計算機電源、航空航天電源、和交通運輸設(shè)備電源中。高頻化、小型化、模塊化和智能化是直流開關(guān)電源的發(fā)展方向。為了縮小直流開關(guān) 電源的體積，提高功率密度，首先從大幅度提高開關(guān)電源的工作頻率做起。但是高頻化卻使 功率器件開關(guān)損耗和驅(qū)動損耗大幅度增加，降低了電路效率。現(xiàn)有技術(shù)中的DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如

圖1所示，包括開關(guān)管T、二極管D、電感 L以及電容C。DC/DC變換器的直流輸入電壓為ud，開關(guān)管T和電感L上的壓降分別為uT以 及％，It是流過開關(guān)管T的電流，iL, iD、ic分別是流過電感L、二極管D以及電容C的電流。 負(fù)載電阻R上的直流輸出電壓為IV開關(guān)管T在驅(qū)動信號的控制下以一定的占空比打開和 關(guān)斷，從而實現(xiàn)從直流輸入電壓Ud到直流輸出電壓uQ的DC/DC變換。上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點開關(guān)管T采用的是硬開關(guān)，所以其開關(guān)損耗大； 二極管D有很大的反向恢復(fù)電流，損耗大、可靠性低、效率低。隨著直流開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了軟開關(guān)技術(shù)。軟開關(guān)由于采用零電壓開關(guān) (ZVS)和零電流開關(guān)(ZCS)，大大降低了功率器件的開關(guān)損耗，降低了開關(guān)應(yīng)力，同時由于 器件的發(fā)展，開關(guān)頻率大為提高，大大降低了磁性器件的體積，提高了產(chǎn)品的功率密度。因 此軟開關(guān)電路拓?fù)涫情_關(guān)電源適用的最佳電路結(jié)構(gòu)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種損耗低、可靠性高、效率高的軟開關(guān)DC-DC變換器。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本實用新型的軟開關(guān)DC-DC變換器，包括直流輸入端、直流輸出端，其特征在于， 所述直流輸入電源(UI)正端與負(fù)端之間連接有第一開關(guān)管(Tl)與第二開關(guān)管(T2)的串 聯(lián)支路，第一開關(guān)管(Tl)并聯(lián)有第一電感(Li)與第一電容(Cl)的串聯(lián)諧振支路，第二開 關(guān)管(T2)并聯(lián)有第二電容(C2)，第一開關(guān)管(Tl)與第二開關(guān)管(T2)的連接點與直流輸入 電源(UI)的負(fù)端之間連接有線性換流電感(Lx)與線性換流電容(Cx)的線性換流串聯(lián)支 路，第一開關(guān)管(Tl)與第二開關(guān)管(T2)的連接點與直流輸出端的正輸出端之間連接有濾 波電感(L)，直流輸出端并聯(lián)有輸出電容(C)，直流輸入電源(UI)負(fù)端與直流輸出端的負(fù)端 連接在一起，并且所述第一開關(guān)管(Tl)和第二開關(guān)管(T2)均為軟開關(guān)。優(yōu)選地，其中所述第一開關(guān)管(Tl)和第二開關(guān)管(1 分別接入第一、第二驅(qū)動信號(Ugsl，Ugs2)，并且其中第一、第二驅(qū)動信號(Ugsl，Ugs2)之間具有停滯時間。優(yōu)選地，其中所述濾波電感(L)的電感值是線性換流電感(Lx)的電感值或第一電 感(Li)的電感值的30倍以上。優(yōu)選地，其中所述波電感(L)的電感值L為
權(quán)利要求1.一種軟開關(guān)DC-DC變換器，包括直流輸入端、直流輸出端，其特征在于，所述直流輸 入電源(UI)正端與負(fù)端之間連接有第一開關(guān)管(Tl)與第二開關(guān)管(T2)的串聯(lián)支路，第一 開關(guān)管(Tl)并聯(lián)有第一電感(Li)與第一電容(Cl)的串聯(lián)諧振支路，第二開關(guān)管(T2)并 聯(lián)有第二電容(C2)，第一開關(guān)管(Tl)與第二開關(guān)管(1 的連接點與直流輸入電源(UI)的 負(fù)端之間連接有線性換流電感(Lx)與線性換流電容(Cx)的線性換流串聯(lián)支路，第一開關(guān) 管(Tl)與第二開關(guān)管(1 的連接點與直流輸出端的正輸出端之間連接有濾波電感(L)，直 流輸出端并聯(lián)有輸出電容(C)，直流輸入電源(UI)負(fù)端與直流輸出端的負(fù)端連接在一起， 并且所述第一開關(guān)管(Tl)和第二開關(guān)管(T2)均為軟開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟開關(guān)DC-DC變換器，其特征在于，所述第一開關(guān)管(Tl)和 第二開關(guān)管(T2)分別接入第一、第二驅(qū)動信號(ugsl，ugs2)，并且其中第一、第二驅(qū)動信號 (Ugsl，ugs2)之間具有停滯時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軟開關(guān)DC-DC變換器，其特征在于，所述濾波電感(L)的 電感值是線性換流電感(Lx)的電感值或第一電感(Li)的電感值的30倍以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軟開關(guān)DC-DC變換器，其特征在于，所述濾波電感(L)的 電感值L為r Uo(I-D)TsL =-式中，Uo為直流輸出端的輸出電壓值；D為第一開關(guān)管(Tl)的占空比；Ts為第一開關(guān) 管(Tl)的開關(guān)周期；Δ、為濾波電感(L)的電流線性上升增量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軟開關(guān)DC-DC變換器，其特征在于，所述線性換流支路電 感(Lx)的電感值Lx滿足D Uo(I-D)TsTd ~ IoTd+ UI(CY+Cl')式中，UI為直流輸入電源(UI)的輸入電壓值；Uo為直流輸出端的輸出電壓值；Io為直 流輸出端的輸出電流值；D為第一開關(guān)管(Tl)的占空比；Ts為第一開關(guān)管(Tl)的開關(guān)周 期；Td為第一開關(guān)管(Tl)與第二開關(guān)管(T2)的第一、第二驅(qū)動信號(ugsl，ugs2)的停滯時 間；Cl'為第一開關(guān)管(Tl)的結(jié)電容值；C2'為第二開關(guān)管(T2)的結(jié)電容值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軟開關(guān)DC-DC變換器，其特征在于，所述線性換流支路電容 (Cx)的電容值Cx為Cx = Lx(Jlxmax) ~ UcxAUcx+AUcx2式中，Ua為線性換流電容(Cx)兩端電壓，并且^i = DUI =Uo5A^i為線性換流電容 (Cx)上的紋波電壓；‘_為流經(jīng)線性換流電感(Lx)的最大電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軟開關(guān)DC-DC變換器，其特征在于，所述第二電容(C2) 的電容值C2滿足UIClX'UI式中，UI為直流輸入電源(UI)的輸入電壓；Td為第一開關(guān)管(Tl)與第二開關(guān)管(T2) 的第一、第二驅(qū)動信號(ugsl，ugs2)的停滯時間；Isi為從第一開關(guān)管(Tl)與第二開關(guān)管(T2) 的連接點(S)流往輸出端的電流(is)的最大值；Is2為從第一開關(guān)管(Tl)與第二開關(guān)管 (T2)的連接點⑶流往輸出端的電流(is)的最小值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軟開關(guān)DC-DC變換器，其特征在于，所述第一電容(Cl)的電 容值Cl與第二電容(C2)的電容值C2相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軟開關(guān)DC-DC變換器，其特征在于，所述第一電感(Li) 的電感值Ll滿足i= = /l>3/ 2^-VZlCl式中，Cl是第一電容(Cl)的電容值，fl為第一電感(Li)和第一電容(Cl)的諧振頻 率，f為電路開關(guān)頻率。
專利摘要本實用新型公開了一種軟開關(guān)DC-DC變換器，包括直流輸入端、直流輸出端，其特征在于，所述直流輸入電源(UI)正端與負(fù)端之間連接有第一開關(guān)管(T1)與第二開關(guān)管(T2)的串聯(lián)支路，第一開關(guān)管(T1)并聯(lián)有第一電感(L1)與第一電容(C1)的串聯(lián)諧振支路，第二開關(guān)管(T2)并聯(lián)有第二電容(C2)，第一開關(guān)管(T1)與第二開關(guān)管(T2)的連接點與直流輸入電源(UI)的負(fù)端之間連接有線性換流電感(Lx)與線性換流電容(Cx)的線性換流串聯(lián)支路，第一開關(guān)管(T1)與第二開關(guān)管(T2)的連接點與直流輸出端的正輸出端之間連接有濾波電感(L)，直流輸出端并聯(lián)有輸出電容(C)，直流輸入電源(U1)負(fù)端與直流輸出端的負(fù)端連接在一起。第一開關(guān)管實現(xiàn)了ZVS關(guān)斷，ZCS開啟；第二開關(guān)管大部分時間通過體二極管工作在反向?qū)顟B(tài)，實現(xiàn)了ZVS開啟，ZCS關(guān)斷；線性換流電感(Lx)與線性換流電容(Cx)串聯(lián)支路多余能量可回饋給輸入端；第一電感(L1)與第一電容(C1)串聯(lián)支路的能量可回饋給輸入端及負(fù)載。本實用新型的電路損耗低、可靠性高、效率高。
文檔編號H02M3/07GK201918897SQ201120017708
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者張衛(wèi)平, 明瑞法, 楊建云, 楊旸, 肖實生 申請人:江西開昂新能源科技有限公司