專利名稱：一種軟開關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源中有關(guān)Z源及CUK技術(shù)的多相組合，特別涉及一種把 直流DC(電壓源V1N)，經(jīng)多相Z源受控于多相電力電子開關(guān)的"接通(0N)斷開 (OFF)"時(shí)段之比(占空比D)，實(shí)現(xiàn)無縫升壓或降壓的調(diào)控，轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘞嚯娏?源(,VmH.)的集合，向負(fù)載R0提供所需電壓U0直流電流源(io=+ + ) 的軟開關(guān)方法。
背景技術(shù)：
開關(guān)電源常用于適配器，例如手提電腦的電源適配器；LED燈的電源適配 器等。對(duì)電源適配器的要求，除外觀要求薄、輕、短、小之外，尤其要求功率 因數(shù)超過0.90，電功效率超過0.90， EMC達(dá)標(biāo)且有較大富裕度之外，可靠性和 穩(wěn)定性尤為重要。用傳統(tǒng)電力電子學(xué)方法實(shí)施有困難。
傳統(tǒng)主動(dòng)軟開關(guān)CUK拓?fù)?，?shí)施時(shí)發(fā)現(xiàn)輸出功率不夠大，效率不夠高；雖 可用多相CUK拓?fù)?，有效提升功率，但效率仍不夠高?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種軟開關(guān)方法，結(jié)合z源技術(shù)，采用多相z源與多
相Oik相結(jié)合，解決傳統(tǒng)主動(dòng)軟開關(guān)CUK拓?fù)漭敵龉β什粔虼?，效率不夠高?題。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述問題
一種軟開關(guān)方法，用隔離二級(jí)管D1N把電源U1N與多相Z源隔離，穩(wěn)恒電
3源U1N或動(dòng)態(tài)電源w，經(jīng)磁集成多相電感分別接到各相電力電子開關(guān)。
所述磁集成多相電感Lza、 Lzb、 Lzc、 Lzo之間解耦無互感耦合。 所述各相電力電子開關(guān)過零時(shí)刻不相同，輸出端復(fù)合波形不過零，實(shí)現(xiàn)低 紋波。
用隔離二級(jí)管D1N把電源U1N與Z源隔離，只允許電源U1N經(jīng)D1N向Z源 供電，而避免M，反向過充造成U1N損壞。 本發(fā)明的突出效果在于
1、 提供DC電壓源——DC電流源的方法，具備傳統(tǒng)第一級(jí)B00St升壓APFC 和第二級(jí)BUCK降壓電流源的功能，且可實(shí)現(xiàn)對(duì)升壓——降壓無縫調(diào)壓，以及轉(zhuǎn) 化為紋波很小的可控電壓適當(dāng)?shù)拇蠊β孰娏髟垂┴?fù)載。
2、 如需要適應(yīng)交流負(fù)載，只須接續(xù)DC——AC逆變便能實(shí)現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明所述軟開關(guān)方法應(yīng)用于三相Z源Cuk軟開關(guān)拓?fù)涞氖疽鈭D。
具體實(shí)施例方式
以下是結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)說明
為便于說明，從圖1中抽出其中單相Z源——單相Cuk軟開關(guān)作一個(gè)單元 電路來予以闡述，其他各相可以類推。
當(dāng)電力電子開關(guān)Vsa導(dǎo)通(N0)時(shí)，電流/a方向順序如下
(+UIN) —DIN—Lza—Vsa— (COUT并聯(lián)LED) —Lzo—(-UIN)，流過電流/a 。 電壓源(UIN)被Z源轉(zhuǎn)化為電流源(&)向負(fù)載供電。
由于經(jīng)過串有電感Lza和電感Lzo，因電感電流不能突變，所以Vsa是"零 電流導(dǎo)通ZCS (N0)"。
當(dāng)電力電子開關(guān)Vsa斷開(OFF)時(shí)，由于電容CZV串二級(jí)管DV與Vsa并聯(lián)，電容電壓不能突變，所以Vsa (OFF)是"零電壓斷開ZVS (0FF)"，由于電 容CZV的電容量不太大，電容充電流很快Vsa導(dǎo)通時(shí)泄放完畢。由于電感電流 滯后，電容電流超前的原理，已充電貯能的電容CZV先行放電，電容CZV放電
電流/czv方向順序如下
(+UCZV)—Vsa(oN)— (C0UT并聯(lián)LED) —Lzo—DF— (-UCZV)，把電能回饋 到負(fù)載(COUT并聯(lián)LED)。
可見hv這時(shí)與上述Vsa導(dǎo)通(ON)的主開關(guān)電流/"方向相同。 下面進(jìn)一步分析Z源的作用
當(dāng)Lza已經(jīng)有電流/"達(dá)到峰值/"max時(shí)，Vsa突然從導(dǎo)通(ON)轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_ (0FF)，由于電流連續(xù)性原理，//加等于G。和^兩個(gè)電容充電流之和，即
于是，電感Lza在Vsa(ON)貯存的磁能亂=^。/加，轉(zhuǎn)化為兩個(gè)電容的能量。
^cz。=丄7_/ .纖
下面進(jìn)一步分析就看到，當(dāng)Vsa (ON)導(dǎo)通時(shí)，除了前面說的CZV放電之 外，還有Cza也放電，放電電流ha方向順序如下
(+UCZa)—Vsa(oN)— (COUT并聯(lián)LED) —Lzo—DF (-UCZV). 可見，Vsa (0N)主開關(guān)電流&實(shí)際包含三個(gè)電流分量 = z7za + /cza + z'czv
當(dāng)Vsa(0FF)，且/c加充電電流為零，并假設(shè)其他各相開關(guān)均也處于(OFF) 死區(qū)時(shí)，由于電感電流連續(xù)性原理，//z"向Cza充電，同時(shí)，,7zo向czo充電。 由圖1可見，如果沒有隔離二級(jí)管D1N，則^，可能向電源UIN反向充電，
5有可能損壞電池U頂，所以必須用隔離二級(jí)管D1N，把電源U1N與Z源隔離，只 允許電源U1N經(jīng)DIN向Z源供電，而避免w③反向過充造成U1N損壞。
于是，可以看作仏，，是隔離二級(jí)管D1N導(dǎo)通之前的"動(dòng)態(tài)電源^③"，也 可以理解為，M③作為動(dòng)態(tài)電源，同時(shí)供電給每一相的z電感。
應(yīng)該注意到無論穩(wěn)恒電源U1N，還是動(dòng)態(tài)電源a，，都必須經(jīng)電感，才能 夠接到各相主開關(guān)Vsa以及Vsb、 Vsc……，這就區(qū)別于傳統(tǒng)電容或電壓源直接 并聯(lián)供電給電力電子開關(guān)。而是以電流源方式供給負(fù)載，這"電壓源供電"與 "電流供電"僅一字這差，可是電特性相差很大，尤其是氣體放電燈，無論低 氣壓熒光燈，緊湊節(jié)能燈，高氣壓放電燈(HID燈)，都特別適應(yīng)"電流供電"， 而不是電壓源供電，這就是電子鎮(zhèn)流器的來由。LED燈也特別需要可控穩(wěn)恒的 電流供電，本發(fā)明就是為了大功率的無電解電容的LED電源適配器而研發(fā)的。 對(duì)于給手提電腦電池充電，給手機(jī)電池充電等均十分適用"可控電壓的直流穩(wěn) 恒電流"來給負(fù)載充電。
以LED為例，其光衰壽命數(shù)萬小時(shí)，但是，如果為LED匹配的開關(guān)電源； 不得不用電解電容濾波的話，根據(jù)"木桶理論"，注意到電解電容的不可靠性， 成為整個(gè)開關(guān)電源產(chǎn)品可靠性的"短板"！于是，用多相電流減少紋波等效于"穩(wěn) 形電容濾波效果"，并又由于多相電流的倍頻作用，只須用較小的電容量就能實(shí) 現(xiàn)濾波效果。于是，不用電解電容的LED "可控電壓恒流源"就可以做出來了。
本發(fā)明中多相z源多個(gè)電感，見圖l中Lza、 Lzb、 Lzc、 Lz0，借助于磁集 成技術(shù)，才可以適應(yīng)薄、輕、短、小、有低成本的高性價(jià)比競爭能力。
本發(fā)明可以使當(dāng)代有電解電容DC——DC或DC——AC開關(guān)電源產(chǎn)品升級(jí)， 主動(dòng)的軟開關(guān)ZVZCS，可控電壓恒的流源，磁集成多相z源電感等，適應(yīng)高可 靠性、高一致性產(chǎn)品批量生產(chǎn)，將可取得電源諧波小的生態(tài)環(huán)保效益。
權(quán)利要求
1、一種軟開關(guān)方法，其特征在于，用隔離二級(jí)管D1N把電源U1N與多相Z源隔離，穩(wěn)恒電源U1N或動(dòng)態(tài)電源uCZO經(jīng)磁集成多相電感分別接到各相電力電子開關(guān)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟開關(guān)方法，其特征在于，所述磁集成多相電感 之間解耦無互感耦合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟開關(guān)方法，其特征在于，所述各相電力電子開 關(guān)過零時(shí)刻不相同，輸出端復(fù)合波形不過零，實(shí)現(xiàn)低紋波。
全文摘要
一種軟開關(guān)方法，用隔離二級(jí)管D1N把電源U1N與多相Z源隔離，穩(wěn)恒電源U1N或動(dòng)態(tài)電源u_CZO經(jīng)磁集成多相電感分別接到各相電力電子開關(guān)。磁集成多相電感Lza、Lzb、Lzc、Lzo之間解耦無互感耦合。采用本發(fā)明可無縫實(shí)現(xiàn)升壓和降壓，能向負(fù)載提供低紋波的大功率恒流源，作為DC/DC直流電源適配器，可以不使用電解電容，有效提升可靠性，壽命五萬小時(shí)以上，有超過0.9以上的電功效率。
文檔編號(hào)H02M3/00GK101488705SQ20091011387
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日
發(fā)明者王希天, 申莉萌 申請人:南寧常萌電子科技有限公司