高開關(guān)電源效率的llc軟開關(guān)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高開關(guān)電源效率的LLC 軟開關(guān)方法，所述LLC主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括場效應(yīng)管V1和場效應(yīng)管V2，所述場效應(yīng)管V1的源極與場效應(yīng)管V2的漏極串聯(lián)，所述場效應(yīng)管V1的漏極和源極間并聯(lián)電容C2，所述場效應(yīng)管V2的漏極和源極間并聯(lián)電容C3，所述場效應(yīng)管V1的漏極和場效應(yīng)管V2的源極間串聯(lián)輸入電容CD1，所述場效應(yīng)管V1的源極和場效應(yīng)管V2的漏極間的節(jié)點(diǎn)上電連接諧振電感L6，諧振電感L6與變壓器的初次繞組的一個端子連接；變壓器的初次繞組的另一個端子與場效應(yīng)管V2的源極間串聯(lián)諧振電容C1。實(shí)現(xiàn)提高開關(guān)電源效率的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】高開關(guān)電源效率的LLC軟開關(guān)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信電源領(lǐng)域，具體地，涉及一種高開關(guān)電源效率的LLC軟開關(guān)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 通信電源通過近幾十年的發(fā)展，從相控電源、硬開關(guān)高頻開關(guān)電源，到零電壓零電 流切換的軟開關(guān)高頻開關(guān)電源，再到現(xiàn)在新型拓?fù)潆娐返母咝矢哳l開關(guān)電源，通信電源 的效率一路提升，從早期70%~80%的效率提升到近期的90%再到現(xiàn)在96%的系統(tǒng)效率，節(jié)能 效果顯著，為節(jié)能減排做出杰出貢獻(xiàn)。近年來，運(yùn)營商在通信基站中開始批量使用高效率通 信電源。
[0003] 目前，在通信網(wǎng)上運(yùn)行的電源主要有三種：線性電源、相控電源和開關(guān)電源。其中， 開關(guān)電源因其技術(shù)特點(diǎn)，具有體積小、效率高、重量輕可實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(通常采用N+1備 份)、系統(tǒng)可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為通信行業(yè)使用最廣泛的電源設(shè)備。從開關(guān)電源的發(fā)展 看，促使其在通信電源中居于主導(dǎo)地位的有決定性意義的技術(shù)突破包括： (1) 均流技術(shù)使開關(guān)電源可以通過多模塊并聯(lián)組成前所未有的大電流系統(tǒng)，并且提高 了系統(tǒng)的可靠性； (2) 開關(guān)線路的發(fā)展，使開關(guān)電源的頻率在不斷提高的同時效率也得到提升，并且使每 個模塊的變換功率不斷增大，特別是軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用后效果更加明顯； (3) 功率因數(shù)校正技術(shù)有效提高了開關(guān)電源的功率因數(shù)，在環(huán)保意識不斷增強(qiáng)時代，這 是它居于主導(dǎo)地位的關(guān)鍵； (4) 智能化給維護(hù)工作帶來了極大方便，提高了維護(hù)質(zhì)量，使其備受青睞。在市場競爭 日趨激烈的今天，通信電源正朝著智能化、低成本、高功率密度方向邁進(jìn)。隨著電子元器件 的迅猛發(fā)展，加上一些關(guān)鍵技術(shù)的突破，現(xiàn)在的通信電源設(shè)備與比前幾年相比，在各方面都 有了 $父大提尚。
[0004] 但是隨著節(jié)能節(jié)能降耗和用戶降低運(yùn)營成本進(jìn)一步提高，對通信電源進(jìn)一步提高 轉(zhuǎn)換效率的需求也原來越強(qiáng)烈，并且在碳化硅（Sic)器件和新型磁性材料（如非晶材料） 等、先進(jìn)電路拓?fù)?、DSP數(shù)字控制等技術(shù)應(yīng)用后目前開關(guān)電源已經(jīng)發(fā)展到第五代：高效率電 源。
[0005] 開關(guān)電源工作一般分為如下幾步 1、輸入整流：即將輸入交流或者直流直通整流橋變成直流電存儲在初級電容里。
[0006] 2、高頻斬波：由控制回路控制開關(guān)器件高速通斷，將來自初級電容的直流斬成交 流并通過變壓器將交流能量耦合到次級。
[0007] 3、次級整流濾波：耦合到次級的交流電通過二極管整流、輸出電容濾波提供給負(fù) 載使用。
[0008] 4、反饋：輸出電壓或者電流經(jīng)過采樣反饋回控制回路，通過高速開關(guān)器件工作的 占空比或者頻率來控制輸出達(dá)到期望的穩(wěn)定值(動態(tài)穩(wěn)定)。
[0009] 在高頻斬波損耗中，開關(guān)器件在完全導(dǎo)通時并不是0阻抗的，這導(dǎo)致在開關(guān)器件 上會有一些發(fā)熱損耗。
[0010] 另外，在開通和關(guān)斷的過程中，開關(guān)器件一般都會經(jīng)過線性區(qū)。如果在開通的時候 開關(guān)管兩端有電壓或者在關(guān)斷的過程中開關(guān)器件中有電流流過，則會產(chǎn)生開關(guān)損耗。在開 關(guān)損耗中包括硬開關(guān)損耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 由二極管制作工藝可知，MOSFET的柵極和源極之間必有寄生電容。這就導(dǎo)致了 在驅(qū)動MOSFET時，MOSFET柵源極之間的電壓是緩慢上升的。這就決定了在這個過程中 MOSFET兩端有電壓和電流交叉的地方，如圖2a和圖2b所示，在&到&時刻之間，開關(guān)器 件兩端的電壓和通過的電流有交叉的地方。會在開關(guān)器件上產(chǎn)生損耗(開損耗)。損耗的能 量為：

【權(quán)利要求】
1. 一種提高開關(guān)電源效率的化c軟開關(guān)方法，其特征在于，所述LLC主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括 場效應(yīng)管VI和場效應(yīng)管V2,所述場效應(yīng)管VI的源極與場效應(yīng)管V2的漏極串聯(lián)，所述場效 應(yīng)管VI的漏極和源極間并聯(lián)電容C2,所述場效應(yīng)管V2的漏極和源極間并聯(lián)電容C3,所述 場效應(yīng)管VI的漏極和場效應(yīng)管V2的源極間串聯(lián)輸入電容CD1，所述場效應(yīng)管VI的源極和 場效應(yīng)管V2的漏極間的節(jié)點(diǎn)上電連接諧振電感L6,諧振電感L6與變壓器的初次繞組的一 個端子連接；變壓器的初次繞組的另一個端子與場效應(yīng)管V2的源極間串聯(lián)諧振電容C1 ; 所述化C軟開關(guān)方法包括： 控制場效應(yīng)管VI開通，場效應(yīng)管V 2關(guān)斷，所述輸入電容CD1給C3充電，當(dāng)電容C3被 充到和輸入電容CD1電壓一致后，實(shí)現(xiàn)對所述場效應(yīng)管VI的軟關(guān)斷的步驟； 所述場效應(yīng)管VI軟關(guān)斷后，諧振電感L6的續(xù)流作用使得由諧振電感L6、變壓器的初次 繞組和諧振電容C1組成的化C回路中有電流流過，從而將電容C3上的電荷抽走，并且由于 場效應(yīng)管V 2的錯位作用，流過化C回路的電流會給電容C3反向充電，控制場效應(yīng)管V 2 打開，實(shí)現(xiàn)場效應(yīng)管V 2無電壓開通，即場效應(yīng)管V 2的軟開通步驟； 在化C回路電流反向之前，控制關(guān)閉場效應(yīng)管V 2，將場效應(yīng)管V 2的源極和漏極間 的地電壓錯位在0.5V左右，從而實(shí)現(xiàn)場效應(yīng)管V 2軟關(guān)斷的步驟； 場效應(yīng)管V 2軟關(guān)斷后，LLC回路電流開始反向，反向的電流給電容C3充電，直到輸 入電容CD1和電容C3的電壓相等，一部分電流通過場效應(yīng)管VI反灌到輸入電容CD1去；同 時帶走電容C2上的電荷，將電容C2兩端的電壓錯位到0. 5V左右，此時控制開通場效應(yīng)管 VI，從而實(shí)現(xiàn)場效應(yīng)管VI的無電壓開通，即實(shí)現(xiàn)場效應(yīng)管VI軟開通的步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高開關(guān)電源效率的化C軟開關(guān)方法，其特征在于，所述場 效應(yīng)管VI和場效應(yīng)管V2上連接控制模塊，所述控制模塊實(shí)現(xiàn)對場效應(yīng)管VI和場效應(yīng)管V2 的精確開閉控制。
【文檔編號】H02M3/335GK104467439SQ201410716637
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】宋曦, 劉曉光, 蘇斌, 馬樂, 馮尚友, 張帆, 程效偉, 高延河 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)甘肅省電力公司, 國網(wǎng)甘肅省電力公司信息通信公司