專利名稱：升壓型有源交錯并聯(lián)軟開關電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及直流一直流變換器。具體說是升壓型有源交錯并聯(lián)軟開關電路。
背景技術：
常規(guī)的升壓型(Boost)交錯并聯(lián)直流-直流變換器，包括兩個電感L1、L2，兩個續(xù)流二極管D1、D2，兩個功率開關管S1、S2，第一功率開關管S1的漏極與第二二極管D2的陽極及第二電感L2的一端相連，第二功率開關管S2的漏極與第一二極管D1的陽極及第一電感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。這種升壓型交錯并聯(lián)直流-直流變換器一般為硬開關工作，開關損耗較大。近年來，相繼研究了一些軟開關電路，主要有兩種一種是在變換器中附加有源和無源元件，實現(xiàn)功率器件的軟開關；另一種是附加含電阻的無源緩沖電路，其能量損耗大，工作時能量消耗在電阻上，導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)簡單，成本低，且無能量損耗的升壓型有源交錯并聯(lián)軟開關電路。
本發(fā)明的技術解決方案是，升壓型有源交錯并聯(lián)軟開關電路包括兩個相耦合的電感，兩個續(xù)流二極管，兩個功率開關管，第一功率開關管的漏極與第二二極管的陽極及第二電感的一端相連，第二功率開關管的漏極與第一二極管的陽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關管并聯(lián)由第一電容和第一輔助開關管構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中第一輔助開關管與第一功率開關管方向一致，且第一電容與第一功率開關管和第二電感的接點相連；在第二功率開關管并聯(lián)由第二電容和第二輔助開關管構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中第二輔助開關管與第二功率開關管方向一致，且第二電容與第二功率開關管和第一電感的接點相連。
工作時，利用兩個耦合電感的漏感實現(xiàn)第一功率開關管、第二功率開關管的零電流開通以及第一、第二兩個續(xù)流二極管的軟關斷；第一功率開關管和第二功率開關管關斷時，由于第一電容和第二電容的存在，實現(xiàn)了第一功率開關管和第二功率開關管的零電壓關斷。同時，每個開關周期第一、第二兩個電容收集這些能量，并最終將其轉(zhuǎn)移到負載，實現(xiàn)了吸收電路的無損運行。在整個開關周期中，通過控制第一、第二輔助開關管的門極脈沖，可使第一、第二兩個輔助開關管實現(xiàn)零電壓開通和零電壓關斷。
本發(fā)明的升壓型有源交錯并聯(lián)軟開關電路利用了耦合電感的漏感來實現(xiàn)功率開關管的軟開關，無需附加額外的電感元件，從而附加元件少，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，無需額外的檢測電路，電路中無能量損耗元件，可提高升壓型交錯并聯(lián)電路的效率，且換流過程中，功率開關管關斷時無電壓過沖，續(xù)流二極管開通時無電流過沖。


圖1是升壓型有源交錯并聯(lián)軟開關電路的電路圖。
具體實施例方式
參見圖1，升壓型有源交錯并聯(lián)軟開關電路包括兩個相耦合的電感L1、L2，兩個續(xù)流二極管D1、D2，兩個功率開關管S1、S2，第一功率開關管S1的漏極與第二二極管D2的陽極及第二電感L2的一端相連，第二功率開關管S2的漏極與第一二極管D1的陽極及第一電感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關管S1并聯(lián)由第一電容C1和第一輔助開關管S3構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中第一輔助開關管S3與第一功率開關管S1方向一致，且第一電容C1與第一功率開關管S1和第二電感L2的接點相連；在第二功率開關管S2并聯(lián)由第二電容C2和第二輔助開關管S4構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中第二輔助開關管S4與第二功率開關管S2方向一致，且第二電容C2與第二功率開關管S2和第一電感L1的接點相連。
升壓型有源交錯并聯(lián)軟開關電路存在四種換流情況，即第一功率開關管S1與第一續(xù)流二極管D1之間的換流和第一功率開關管S1與第二續(xù)流二極管D2之間的換流；第二功率開關管S2與第二續(xù)流二極管D2之間的換流和第二功率開關管S2與第一續(xù)流二極管D1之間的換流。由于電路結(jié)構(gòu)的對稱性，僅以第一功率開關管S1的換流過程為例分析如下第一功率開關管S1開通，第一續(xù)流二極管D1關斷的換流過程換流之前，電路處于第一功率開關管S1關斷、第一續(xù)流二極管D1續(xù)流的穩(wěn)定工作狀態(tài)。當?shù)谝还β书_關管S1開通時，由于耦合電感L1、L2的漏感存在，第一功率開關管S1的電流從零開始以一定斜率線性上升，即第一功率開關管S1實現(xiàn)了零電流開通，同時第一續(xù)流二極管D1的電流值從輸入電流開始以相同的斜率線性減小，直至第一續(xù)流二極管D1關斷。這樣，第一續(xù)流二極管D1的反向恢復電流為零，大大減小了第一續(xù)流二極管D1所帶來的反向恢復損耗。第一續(xù)流二極管D1關斷后，第二電容C2經(jīng)第二輔助開關管S4的體內(nèi)二極管開始與耦合電感L1、L2的漏感諧振，直至第二電容C2上的電壓降為零。之后，電路進入第一功率開關管S1導通的穩(wěn)定運行狀態(tài)。
第一功率開關管S1關斷，第二續(xù)流二極管D2開通的換流過程第一功率開關管S1關斷之前，第一輔助開關管S3導通，因為第一輔助開關管S3導通前，第一功率開關管S1已經(jīng)導通，這樣第一輔助開關管S3實現(xiàn)了零電壓開通。第一功率開關管S1關斷后，輸入電流經(jīng)第一輔助開關管S3對第一電容C1充電，第一功率開關管S1的管電壓從零上升，即實現(xiàn)了第一功率開關管S1的零電壓關斷。第一電容C1電壓充電至與上輸出電容端電壓相等時，第二續(xù)流二極管D2自然導通。第一功率開關管S1關斷后再將第一輔助開關管S3關斷，因為第一電容C1兩端電壓為輸出電壓，所以第一輔助開關管S3實現(xiàn)了零電壓關斷。電路進入負載電流通過第二續(xù)流二極管D2輸出的穩(wěn)定狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.升壓型有源交錯并聯(lián)軟開關電路包括兩個相耦合的電感(L1、L2)，兩個續(xù)流二極管(D1、D2)，兩個功率開關管(S1、S2)，第一功率開關管(S1)的漏極與第二二極管(D2)的陽極及第二電感(L2)的一端相連，第二功率開關管(S2)的漏極與第一二極管(D1)的陽極及第一電感(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關管(S1)并聯(lián)由第一電容(C1)和第一輔助開關管(S3)構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中第一輔助開關管(S3)與第一功率開關管(S1)方向一致，且第一電容(C1)與第一功率開關管(S1)和第二電感(L2)的接點相連；在第二功率開關管(S2)并聯(lián)由第二電容(C2)和第二輔助開關管(S4)構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中第二輔助開關管(S4)與第二功率開關管(S2)方向一致，且第二電容(C2)與第二功率開關管(S2)和第一電感(L1)的接點相連。
全文摘要
本發(fā)明的升壓型有源交錯并聯(lián)軟開關電路包括兩個相耦合的電感，兩個續(xù)流二極管，兩個功率開關管，第一功率開關管的漏極與第二二極管的陽極及第二電感的一端相連，第二功率開關管的漏極與第一二極管的陽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，在第一功率開關管并聯(lián)由第一電容和第一輔助開關管構(gòu)成的串聯(lián)電路，在第二功率開關管并聯(lián)由第二電容和第二輔助開關管構(gòu)成的串聯(lián)電路。本發(fā)明附加元件少，結(jié)構(gòu)簡單，無需額外檢測，電路中無能量損耗元件，可提高升壓型交錯并聯(lián)電路的效率，且換流過程中，功率開關管關斷時無電壓過沖。
文檔編號H02M3/16GK1588773SQ20041005275
公開日2005年3月2日 申請日期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 申請人:浙江大學