專利名稱：一種擴展周期準諧振三電平軟開關升壓型變換器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及直流一直流變換器，具體說是擴展周期準諧振三電平軟開 關升壓型變換器。
背景技術：
常規(guī)的三電平直流一直流變換器，包括兩個功率開關管，兩個輸出二極管， 兩個濾波電感，兩個輸出電容，第一濾波電感的一端與第一功率開關管的漏極 及第一輸出二極管的陽極相連，第一濾波電感的另一端與輸入的正端相連，第 一輸出二極管的陰極與第一輸出電容的一端相連，第二濾波電感的一端與第二 功率開關管的源極及第二輸出二極管的陰極相連，第二濾波電感的另一端與輸 入的副端相連，第二輸出二極管的陽極與第二輸出電容的一端相連，第一功率 開關管的源極與第二功率開關管的漏極和第一輸出電容的另一端及第二輸出電 容的另一端相連。這種三電平直流一直流變換器為硬開關工作，開關損耗大， 效率較低。近年來，相繼研究了一些軟開關電路， 一種是通過附加有源功率開 關和無源電感、電容等器件實現(xiàn)功率開關管的軟開關， 一般需要兩套有源輔助 開關管及相應的輔助驅動電路，電路復雜，降低了電路可靠性；另一種是通過 附加二極管和無源電感、電容等器件實現(xiàn)功率開關管的軟開關， 一般需要較多 的二極管、電感和電容等無源元件，且會增加功率開關管的電壓或電流應力。 發(fā)明內容
本實用新型的目的是提供輔助功率開關管數(shù)量少，結構簡單，成本低，且 能實現(xiàn)功率器件軟開關動作的擴展周期準諧振三電平軟開關升壓型變換器。
本實用新型的技術解決方案是，擴展周期準諧振三電平軟開關升壓型變換 器，包括兩個主功率開關管，兩個輸出二極管， 一個輔助開關管，兩個輔助二 極管，兩個濾波電感，兩個輸出電容，兩個諧振電感和兩個諧振電容,第一濾波 電感的一端與第一諧振電感的一端和第一諧振電容的一端及第一輸出二極管的 陽極相連，第一濾波電感的另一端與電源的正端相連，第一諧振電感的另一端 與第一主功率開關管的漏極相連，第一諧振電容的另一端與輔助開關管的漏極 及第一輔助二極管的陰極相連，第一輸出二極管的陰極與第一輸出電容的一端 相連，第二濾波電感的一端與第二諧振電感的一端和第二諧振電容的一端及第 二輸出二極管的陰極相連，第二濾波電感的另一端與電源的負端相連，第二諧振 電感的另一端與第二主功率開關管的源極相連，第二諧振電容的另一端與輔助開關管的源極及第二輔助二極管的陽極相連，第二輸出二極管的陽極與第二輸 出電容的一端相連，第一主功率開關管的源極與第二功率開關管的漏極及第一 輔助二極管的陽極、第二輔助二極管的陰極、第一輸出電容的另一端、第二輸 出電容的另一端相連。
工作時，利用兩個諧振電感實現(xiàn)了兩個主功率開關管和輔助開關管的零電 流開通和抑制了兩個輸出二極管的反向恢復電流；兩個主功率開關管關斷時， 兩個諧振電感的能量轉移到兩個諧振電容上，實現(xiàn)了兩個主功率開關管的零電 壓關斷；輔助開關管和兩個輔助二極管為諧振回路提供通路；同時，輔助開關 管也實現(xiàn)了零電壓關斷。
本實用新型的擴展周期準諧振三電平軟開關升壓型變換器，利用兩個諧振 電感串聯(lián)在兩個主功率開關管的電流回路上，實現(xiàn)了兩個主功率開關管和輔助 開關管的零電流開通；當兩個輸出二極管關斷時，兩個諧振電感限制了兩個輸 出二極管的關斷電流下降速率，有效的抑制了兩個輸出二極管的反向恢復電流； 在兩個主功率開關管關斷前，利用第一諧振電感與第一諧振電容的諧振關系或 第二諧振電感與第二諧振電容的諧振關系，分別把兩個諧振電感的能量轉移到 兩個諧振電容上，實現(xiàn)了兩個主功率開關管的零電壓關斷；由輔助開關管和第 一輔助二極管組成的電路為第一諧振電感和第一諧振電容組成的諧振電路提供
諧振回路，由輔助開關管和第二輔助二極管組成的電路為第二諧振電感和第二 諧振電容組成的諧振電路提供諧振回路，簡化了電路結構。同時，由于諧振關 系，輔助開關管也實現(xiàn)了零電壓關斷，提高了變換器的效率。
本實用新型附加元件少，結構簡單，電路中無能量損耗元件，可提高變換 器的效率。

圖1是擴展周期準諧振三電平軟開關升壓型變換器電路圖。
具體實施方式

參見圖1，本實用新型的擴展周期準諧振三電平軟開關升壓型變換器包括兩 個主功率開關管S1、 S2，兩個輸出二極管Dol、 Do2， 一個輔助開關管Sc,兩 個輔助二極管Dcl、 Dc2，兩個濾波電感L1、 L2，兩個輸出電容Col、 Co2，兩 個諧振電感Lrl、 Lr2和兩個諧振電容Crl、 Cr2，第一濾波電感Ll的一端與第一 諧振電感Lrl的一端和第一諧振電容Crl的一端及第一輸出二極管Dol的陽極 相連，第一濾波電感L1的另一端與電源Vin的正端相連，第一諧振電感Lrl的 另一端與第一主功率開關管Sl的漏極相連，第一諧振電容Crl的另一端與輔助開關管Sc的漏極及第一輔助二極管Dcl的陰極相連，第一輸出二極管Dol的陰 極與第一輸出電容Col的一端相連，第二濾波電感L2的一端與第二諧振電感 Lr2的一端和第二諧振電容Cr2的一端及第二輸出二極管Do2的陰極相連，第二 濾波電感L2的另一端與電源Vin的負端相連，第二諧振電感Lr2的另一端與第 二主功率開關管S2的源極相連，第二諧振電容Cr2的另一端與輔助開關管Sc 的源極及第二輔助二極管Dc2的陽極相連，第二輸出二極管Do2的陽極與第二 輸出電容Co2的一端相連，第一主功率開關管Sl的源極與第二功率開關管S2 的漏極及第一輔助二極管Del的陽極、第二輔助二極管Dc2的陰極、第一輸出 電容Col的另一端、第二輸出電容Co2的另一端相連。
擴展周期準諧振三電平軟開關升壓型變換器有八種換流情況，即第一主功 率開關管S1開通與第一輸出二極管Dol關斷之間的換流；第一諧振電容Crl與 第一諧振電感Lrl經第一輔助二極管Drl諧振階段；第一諧振電容Crl與第一 諧振電感Lrl經輔助開關管Sc和第二輔助二極管Dr2諧振階段；第一主功率開 關管Sl關斷與第一輸出二極管Dol開通之間的換流；第二主功率開關管S2開 通與第二輸出二極管Do2關斷之間的換流；第二諧振電容Cr2與第二諧振電感 Lr2經第二輔助二極管Dr2諧振階段；第二諧振電容Cr2與第二諧振電感Lr2經 輔助開關管Sc和第一輔助二極管Drl諧振階段；第二主功率開關管S2關斷與 第二輸出二極管Do2開通之間的換流。由于電路的對稱性，僅分析前四個換流 狀態(tài)
第一主功率開關管Sl開通與第一輸出二極管Dol關斷之間的換流過程換 流前，電路處于第一主功率開關管Sl關斷、第二主功率開關管S2關斷、輔助 開關管Sc關斷、第一輸出二極管Dol開通和第二輸出二極管Do2關斷狀態(tài)。 當?shù)谝恢鞴β书_關管Sl開通時，由于第一諧振電感Lrl的存在，第一諧振電感 Lrl上電流從零開始上升，實現(xiàn)了第一主功率開關管Sl的零電流開通，也有效 抑制了第一輸出二極管Dol的反向恢復電流。
第一諧振電容Crl與第一諧振電感Lrl經第一輔助二極管Drl諧振階段 第一輸出二極管Dol處于穩(wěn)定關斷狀態(tài)，第一諧振電容Crl經第一輔助二極管 Drl與第一諧振電感Lrl開始諧振，此時，第一諧振電感Lrl上電流繼續(xù)增大， 第一諧振電容Crl開始放電，諧振結束時，第一諧振電容Crl上電流重新回到 零，第一輔助二極管Drl關斷。
第一諧振電容Crl與第一諧振電感Lrl經輔助開關管Sc和第二輔助二極管 Dr2諧振階段輔助開關管Sc的門極信號在此階段給出，第一諧振電感Lrl經由輔助開關管Sc和第二輔助二極管Dr2與第一諧振電容Crl再次發(fā)生諧振，由 于第一諧振電感Lrl的存在，輔助開關管Sc實現(xiàn)了零電流開通，第一諧振電感 Lrl上電流開始下降至零。
第一主功率開關管Sl關斷與第一輸出二極管Dol開通之間的換流過程此 階段，第一主功率開關管S1的自身反并二極管導通，第一諧振電感Lrl上的電 流反向，第一諧振電容上的電壓繼續(xù)上升，第一主功率開關管S1實現(xiàn)了零電壓 關斷，第一諧振電感Lrl與第一諧振電容Crl的諧振過程結束，第一輸出二極 管Dol開通。
權利要求1.一種擴展周期準諧振三電平軟開關升壓型變換器，其特征是包括兩個主功率開關管(S1、S2)，兩個輸出二極管(Do1、Do2)，一個輔助開關管(Sc)，兩個輔助二極管(Dc1、Dc2)，兩個濾波電感(L1、L2)，兩個輸出電容(Co1、Co2)，兩個諧振電感(Lr1、Lr2)和兩個諧振電容(Cr1、Cr2)，第一濾波電感(L1)的一端與第一諧振電感(Lr1)的一端和第一諧振電容(Cr1)的一端及第一輸出二極管(Do1)的陽極相連，第一濾波電感(L1)的另一端與電源的正端相連，第一諧振電感(Lr1)的另一端與第一主功率開關管(S1)的漏極相連，第一諧振電容(Cr1)的另一端與輔助開關管(Sc)的漏極及第一輔助二極管(Dc1)的陰極相連，第一輸出二極管(Do1)的陰極與第一輸出電容(Co1)的一端相連，第二濾波電感(L2)的一端與第二諧振電感(Lr2)的一端和第二諧振電容(Cr2)的一端及第二輸出二極管(Do2)的陰極相連，第二濾波電感(L2)的另一端與電源的負端相連，第二諧振電感(Lr2)的另一端與第二主功率開關管(S2)的源極相連，第二諧振電容(Cr2)的另一端與輔助開關管(Sc)的源極及第二輔助二極管(Dc2)的陽極相連，第二輸出二極管(Do2)的陽極與第二輸出電容(Co2)的一端相連，第一主功率開關管(S1)的源極與第二功率開關管(S2)的漏極及第一輔助二極管(Dc1)的陽極、第二輔助二極管(Dc2)的陰極、第一輸出電容(Co1)的另一端、第二輸出電容(Co2)的另一端相連。
專利摘要本實用新型公開的一種擴展周期準諧振三電平軟開關升壓型變換器包括兩個主功率開關管，兩個輸出二極管，一個輔助開關管，兩個輔助二極管，兩個濾波電感，兩個輸出電容，兩個諧振電感和兩個諧振電容。本實用新型利用兩個諧振電感實現(xiàn)了兩個主功率開關管和輔助開關管的零電流開通，并抑制了兩個輸出二極管的反向恢復電流，利用兩個諧振電容與兩個諧振電感之間的諧振實現(xiàn)了兩個主開關管和輔助開關管的零電壓關斷。輔助開關管和兩個輔助二極管為兩個諧振電感和兩個諧振電容之間的諧振提供電流通路，本實用新型附加元件少，結構簡單，電路中無能量損耗元件，可提高變換器的效率。
文檔編號H02M3/04GK201369673SQ20092011540
公開日2009年12月23日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權日2009年3月12日
發(fā)明者何湘寧, 李武華 申請人:浙江大學