專利名稱：一種低紋波雙向軟開關(guān)dc－dc電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙向DC - DC電路，尤其涉及一種低紋波雙向軟開關(guān)DC — DC電路。
背景技術(shù)：
在UPS電源(不間斷電源)、電動車、航空電源等領(lǐng)域，雙向DC-DC電源的應(yīng)用越來越廣泛，具有成本低、重量輕等優(yōu)勢。目前的雙向DC-DC電路效率普遍較低，若要提高電源效率，軟開關(guān)是其中一個重要環(huán)節(jié)。常見的軟開關(guān)主要有諧振式、移項全橋式、有源箝位式等類型。諧振型軟開關(guān)雙向DC-DC電路利用諧振電感和諧振電容創(chuàng)造軟開關(guān)條件。缺點是軟開關(guān)范圍較窄，對器件的參數(shù)敏感；開關(guān)管電壓電流應(yīng)力較大，導(dǎo)通損耗較高；體積較大。緩沖型軟開關(guān)雙向DC-DC電路利用緩沖電路實現(xiàn)軟開關(guān)，分有源緩沖型和無源緩沖型。缺點是緩沖輔助網(wǎng)絡(luò)元件多，控制復(fù)雜，工作條件發(fā)生變化是，軟開關(guān)條件不夠理想。移項全橋型軟開關(guān)雙向DC-DC電路拓撲復(fù)雜，開關(guān)管較多，成本較高。有源箝位型軟開關(guān)雙向DC-DC電路通過有源箝位電路實現(xiàn)軟開關(guān)。缺點是控制復(fù)雜，有源開關(guān)管為硬開關(guān)。綜上所述，現(xiàn)有雙向軟開關(guān)DC - DC電路存在的缺點是效率較低，電路拓撲復(fù)雜，成本較高，控制復(fù)雜，較難全范圍實現(xiàn)軟開關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是構(gòu)建一種低紋波雙向軟開關(guān)DC - DC電路，能夠在實現(xiàn)能量的雙向變換的同時降低輸入電流紋波，并能實現(xiàn)其中一個主開關(guān)管的軟開關(guān)，具有低波紋、高效率的特點，克服現(xiàn)有技術(shù)效率較低，電路拓撲復(fù)雜，成本較高，控制復(fù)雜的技術(shù)問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是構(gòu)建一種低紋波雙向軟開關(guān)DC - DC電路，包括主開關(guān)管Q1、主開關(guān)管Q3、耦合電感L1、耦合電感L2、箝位電容C2、輸入濾波電容Cl、輸出濾波電容C3，所述輸入濾波電容Cl 一端連接主開關(guān)管Ql的集電極和所述主開關(guān)管Q3的發(fā)射極，所述主開關(guān)管Q3的另一端接所述耦合電感L2的一端和所述箝位電容C2的一端，所述主開關(guān)管Ql的發(fā)射極連接所述箝位電容C2的另一端和所述耦合電感LI的一端，所述耦合電感L2的另一端連接所述輸出濾波電容C3的一端,所述輸入濾波電容Cl的另一端、輸出濾波電容C3的另一端及所述耦合電感LI連接并接地，還包括產(chǎn)生與輸入電流變化趨勢相反電流的紋波抵消單元、控制所述主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷的軟開關(guān)單元，所述紋波抵消單元與所述輸入濾波電容Cl并聯(lián)，所述軟開關(guān)單元控制所述主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷，所述軟開關(guān)單元與所述主開關(guān)管Q3和所述主開關(guān)管Ql并聯(lián)。本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是所述軟開關(guān)單元包括輔助開關(guān)管Q2、電感L3、二極管D1、二極管D2、電容C4,所述主開關(guān)管Ql的集電極與所述電感L3的一端、電容C4的一端以及所述主開關(guān)管Q3的發(fā)射極連接，所述主開關(guān)管Ql的發(fā)射極與所述輔助開關(guān)管Q2的發(fā)射極及電感LI的一端連接，所述電感L3的另一端連接所述輔助開關(guān)管Q2的集電極及二極管Dl的正極，所述二極管Dl的負極接所述電容C4的另一端及二極管D2的正極，所述二極管D2的正極接所述主開關(guān)管Q3的集電極和所述耦合電感L2。本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是通過控制所述輔助開關(guān)管Q2的時序來控制所述主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷。本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是所述紋波抵消單元包括耦合電感L4、耦合電感L5、電容C5、電容C6和電阻R1，所述耦合電感L4的一端接地，所述耦合電感L4的另一端接電容C5，所述電容C6和所述電阻Rl并聯(lián)后與所述電容C5和所述耦合電感L5串聯(lián)。本發(fā)明的技術(shù)效果是本發(fā)明構(gòu)建一種低紋波雙向軟開關(guān)DC — DC電路,包括產(chǎn)生與輸入電流變化趨勢相反電流的紋波抵消單元、控制所述主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷的軟開關(guān)單元，所述紋波抵消單元與所述輸入濾波電容Cl并聯(lián)，所述軟開關(guān)單元控制所述主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷，所述軟開關(guān)單元與所述主開關(guān)管Q3和所述主開關(guān)管Ql并聯(lián)。本發(fā)明的一種低紋波雙向軟開關(guān)DC - DC電路，通過所述紋波抵消單元產(chǎn)生一個和原輸入電流變化趨勢相反的電流，兩者紋波電流互相抵消，大大降低輸入電流紋波；軟開關(guān)單元原理圖如圖2所示，采用有源軟開關(guān)技術(shù)，通過控制Q2的時序，實現(xiàn)Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷，而Q2可以實現(xiàn)零電流開通和零電壓關(guān)斷。本發(fā)明的一種低紋波雙向軟開關(guān)DC — DC電路具有低波紋、高效率的特點。


圖1為本發(fā)明中的總體方案結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明中技術(shù)實現(xiàn)原理圖。圖3為主開關(guān)管Ql的開關(guān)仿真波形圖。圖4為輔助開關(guān)管Q2的開關(guān)仿真波形圖。圖5為紋波抵消電路的仿真波形圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明技術(shù)方案進一步說明。如圖1所示，本發(fā)明的具體實施方式
是構(gòu)建一種低紋波雙向軟開關(guān)DC — DC電路，包括主開關(guān)管Q1、主開關(guān)管Q3、耦合電感L1、耦合電感L2、箝位電容C2、輸入濾波電容Cl、輸出濾波電容C3，所述輸入濾波電容Cl 一端連接主開關(guān)管Ql的集電極和所述主開關(guān)管Q3的發(fā)射極，所述主開關(guān)管Q3的另一端接所述耦合電感L2的一端和所述箝位電容C2的一端，所述主開關(guān)管Ql的發(fā)射極連接所述箝位電容C2的另一端和所述耦合電感LI的一端，所述稱合電感L2的另一端連接所述輸出濾波電容C3的一端,所述輸入濾波電容Cl的另一端、輸出濾波電容C3的另一端及所述耦合電感LI連接并接地，還包括產(chǎn)生與輸入電流變化趨勢相反電流的紋波抵消單元、控制所述主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷的軟開關(guān)單元，所述紋波抵消單元與所述輸入濾波電容Cl并聯(lián)，所述軟開關(guān)單元控制所述主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷，所述軟開關(guān)單元與所述主開關(guān)管Q3和所述主開關(guān)管Ql并聯(lián)。如圖1所示，本發(fā)明的具體實施過程是本發(fā)明構(gòu)建的一種低紋波雙向軟開關(guān)DC-DC電路，主要完成電源的能量雙向變換、傳遞。在所述軟開關(guān)單元的作用下，主開關(guān)管Ql的電壓線性下降，下降到零時，打開主開關(guān)管Q1，這樣就實現(xiàn)了主開關(guān)管Ql的零電壓開通。紋波抵消單元產(chǎn)生一個和原輸入電流變化趨勢相反的電流，兩者紋波電流互相抵消，大大降低輸入電流紋波。主開關(guān)管Ql的仿真波形如圖3所示。如圖2所示，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式是所述軟開關(guān)單元包括輔助開關(guān)管Q2、電感L3、二極管D1、二極管D2、電容C4，所述主開關(guān)管Ql的集電極與所述電感L3的一端、電容C4的一端以及所述主開關(guān)管Q3的發(fā)射極連接，所述主開關(guān)管Ql的發(fā)射極與所述輔助開關(guān)管Q2的發(fā)射極及電感LI的一端連接，所述電感L3的另一端連接所述輔助開關(guān)管Q2的集電極及二極管Dl的正極，所述二極管Dl的負極接所述電容C4的另一端及二極管D2的正極，所述二極管D2的正極接所述主開關(guān)管Q3的集電極和所述耦合電感L2。具體實施例中，通過控制所述輔助開關(guān)管Q2的時序來控制所述主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷。如圖2所示，本發(fā)明的優(yōu)選實施過程是初始條件下，先打開輔助開關(guān)管Q2，因為電感L3的原因，輔助開關(guān)管Q2零電流開通，主開關(guān)管Ql的電壓線性下降，下降到零時關(guān)斷輔助開關(guān)管Q2，打開主開關(guān)管Q1，實現(xiàn)了開關(guān)管Ql的零電壓開通。主開關(guān)管Ql關(guān)斷時，因為C2和C4的存在，電壓不能突變，實現(xiàn)了零電壓關(guān)斷。能量正向傳輸階段Q3延遲導(dǎo)通可以實現(xiàn)零電壓導(dǎo)通。輔助開關(guān)管Q2的開關(guān)仿真波形如圖4所示。如圖2所示，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式是所述紋波抵消單元包括耦合電感L4、耦合電感L5、電容C5、電容C6和電阻Rl，所述耦合電感L4的一端接地，所述耦合電感L4的另一端接電容C5，所述電容C6和所述電阻Rl并聯(lián)后與所述電容C5和所述耦合電感L5串聯(lián)。如圖3所示，所述紋波抵消單元能產(chǎn)生和輸入電流變化趨勢相反的電流，兩者紋波電流互相抵消，大大降低輸入電流紋波。紋波抵消電路的仿真波形如圖5所示。本發(fā)明的技術(shù)效果是本發(fā)明構(gòu)建一種低紋波雙向軟開關(guān)DC — DC電路,包括產(chǎn)生與輸入電流變化趨勢相反電流的紋波抵消單元、控制所述主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷的軟開關(guān)單元，所述紋波抵消單元與所述輸入濾波電容Cl并聯(lián)，所述軟開關(guān)單元控制所述主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷，所述軟開關(guān)單元與所述主開關(guān)管Q3和所述主開關(guān)管Ql并聯(lián)。本發(fā)明的一種低紋波雙向軟開關(guān)DC - DC電路，通過所述紋波抵消單元產(chǎn)生一個和原輸入電流變化趨勢相反的電流，兩者紋波電流互相抵消，大大降低輸入電流紋波；軟開關(guān)單元原理圖如圖2所示，采用有源軟開關(guān)技術(shù)，通過控制Q2的時序，實現(xiàn)Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷，而Q2可以實現(xiàn)零電流開通和零電壓關(guān)斷。本發(fā)明的一種低紋波雙向軟開關(guān)DC — DC電路具有低波紋、高效率的特點。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種低紋波雙向軟開關(guān)DC — DC電路，包括主開關(guān)管Q1、主開關(guān)管Q3、耦合電感L1、耦合電感L2、箝位電容C2、輸入濾波電容Cl、輸出濾波電容C3，所述輸入濾波電容Cl 一端連接主開關(guān)管Ql的集電極和所述主開關(guān)管Q3的發(fā)射極，所述主開關(guān)管Q3的另一端接所述耦合電感L2的一端和所述箝位電容C2的一端，所述主開關(guān)管Ql的發(fā)射極連接所述箝位電容C2的另一端和所述耦合電感LI的一端，所述耦合電感L2的另一端連接所述輸出濾波電容C3的一端,所述輸入濾波電容Cl的另一端、輸出濾波電容C3的另一端及所述稱合電感LI連接并接地，其特征在于，還包括產(chǎn)生與輸入電流變化趨勢相反電流的紋波抵消單元、控制所述主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷的軟開關(guān)單元，所述紋波抵消單元與所述輸入濾波電容Cl并聯(lián)，所述軟開關(guān)單元控制所述主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷，所述軟開關(guān)單元與所述主開關(guān)管Q3和所述主開關(guān)管Ql并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低紋波雙向軟開關(guān)DC- DC電路，其特征在于，所述軟開關(guān)單元包括輔助開關(guān)管Q2、電感L3、二極管Dl、二極管D2、電容C4，所述主開關(guān)管Ql的集電極與所述電感L3的一端、電容C4的一端以及所述主開關(guān)管Q3的發(fā)射極連接，所述主開關(guān)管Ql的發(fā)射極與所述輔助開關(guān)管Q2的發(fā)射極及電感LI的一端連接，所述電感L3的另一端連接所述輔助開關(guān)管Q2的集電極及二極管Dl的正極，所述二極管Dl的負極接所述電容C4的另一端及二極管D2的正極，所述二極管D2的正極接所述主開關(guān)管Q3的集電極和所述耦合電感L2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述低紋波雙向軟開關(guān)DC— DC電路，其特征在于，通過控制所述輔助開關(guān)管Q2的時序來控制所述主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述低紋波雙向軟開關(guān)DC- DC電路，其特征在于，所述紋波抵消單元包括耦合電感L4、耦合電感L5、電容C5、電容C6和電阻R1，所述耦合電感L4的一端接地，所述耦合電感L4的另一端接電容C5，所述電容C6和所述電阻Rl并聯(lián)后與所述電容C5和所述耦合電感L5串聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低紋波雙向軟開關(guān)DC－DC電路，通過所述紋波抵消單元產(chǎn)生一個和原輸入電流變化趨勢相反的電流，兩者紋波電流互相抵消，大大降低輸入電流紋波；采用有源軟開關(guān)技術(shù)，通過控制Q3的時序，實現(xiàn)Q1的零電壓和零電壓關(guān)斷，而Q3可以實現(xiàn)零電流開通和零電壓關(guān)斷。本發(fā)明的一種低紋波雙向軟開關(guān)DC－DC電路具有低波紋、高效率的特點。
文檔編號H02M3/10GK103036430SQ201210582628
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者單文鋒, 王騫, 張東來 申請人:深圳市航天新源科技有限公司