專利名稱：一種新型Boost升壓式PWM轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型Boost升壓式PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器，尤其涉及一種實現(xiàn)軟開關的新型Boost電路拓撲結構。
背景技術：
PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器，是開關電源的主要組成部分和進行直流電能轉(zhuǎn)換與控制的核心。轉(zhuǎn)換器主要承擔著開關電源處理直流電能的任務，用來將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成符合用電設備需要的，具有各項高質(zhì)量技術指標的直流電壓，其主要電路所用的元器件有開關管、二極管、電感和電容。Boost升壓式PWM DC/DC轉(zhuǎn)換器，是一種輸出直流電壓高于輸入電流電壓的PWMDC/DC轉(zhuǎn)換器。為提高開關電源性能，高頻化、小型化、模塊化和智能化是當前直流開關電源的發(fā)展方向。目前，開關電源常采用高頻開關方式工作。但是傳統(tǒng)電路采用硬開關的工作方式，開關管在導通和關斷的過程中，產(chǎn)生較大的開關損耗和結電容損耗。近年來，軟開關的Boost變換器也有應用，其特點是增加一個輔助開關管來保證主開關管在軟開關狀態(tài)，但其缺點是輔助開關管依舊是硬開關。為此，尋找一種主輔開關管均是軟開關的Boost電路拓撲結構成為必然。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種主輔開關管均是軟開關的Boost電路拓撲結構。本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下一種新型Boost升壓式PWM(Pulse Width Modulation)轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包括輸入端濾波電容C3，輸出端濾波電容C4，升壓電路和諧振電路，所述輸入端濾波電容C3的正極與直流電源正極相連接，其負極與直流電源負極相連接；所述升壓電路的輸入端與直流電源正極相連，其第一輸出端與輸出端濾波電容C4的正極相連，第二輸出端與諧振電路的輸入端相連接；所述諧振電路的第一輸出端與直流電源負極相連，其第二輸出端與輸出端濾波電容C4的負極相連接。進一步所述升壓電路包括升壓電感LI、二極管D3、主開關管VI、二極管Dl和電容Cl ;其中，升壓電感LI的一端為該升壓電路的輸入端，其與直流電源正極相連接，其另一端分別與主開關管Vl的輸入端和二極管D3的正極相連接；二級管D3的負極為該升壓電路的第二輸出端，其與輸出端濾波電容C4的正極相連；主開關管Vl的輸出端為該升壓電路的第一輸出端，其與諧振電路的輸入端相連接；二極管D1、電容Cl分別與主開關管Vl相并聯(lián)，二極管Dl的負極與主開關管Vl的輸入端相連接,二極管Dl的正極與主開關管Vl的輸出端相連接。進一步所述諧振電路包括諧振電感L2、輔助開關管V2、二極管D2、電容C2、二極管D4，電容C5 ;其中，輔助開關管V2的輸入端與諧振電感L2的一端相連，并作為該諧振電路的輸入端，且該諧振電路的輸入端與主開關管Vl的輸出端相連接；二極管D2、電容C2分別與輔助開關管V2相并聯(lián)，二極管D2的負極與輔助開關管V2的輸入端相連接，二極管D2的正極與輔助開關管V2的輸出端相連接；諧振電感L2的另一端為該諧振電路的第二輸出端，其分別與直流電源負極、與二極管D4的負極、與電容C5的一端、與輸出端濾波電路C4的負極相連接；輔助開關管V2的輸出端為該諧振電路的第一輸出端，其分別與二極管D4的正極、與電容C5的另一端相連接。所述主開關管Vl和輔助開關管V2為全控型功率器件。所述二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4為快恢復型功率二極管。本實用新型的有益效果是在結構簡單、易于實現(xiàn)。技術可靠，實現(xiàn)主輔開關管零電壓開關，降低功率損耗，提聞系統(tǒng)效率。

圖I為本實用新型Boost升壓式PWM電路拓撲結構圖；圖2為本實用新型主開關管Vl和輔助開關管V2的驅(qū)動波形圖；圖3為本實用新型整個電路工作過程中某一時段內(nèi)的等效電路具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。圖中，開關管Vl和開關管V2為全控型功率器件；二極管Dl和二極管D2分別為開關管Vl和開關管V2寄生二極管；電容Cl為開關管Vl的緩沖電容，包括了開關管Vl的結電容，電容C2為開關管V2的緩沖電容，包括了開關管V2的結電容。一種新型Boost升壓式PWM DC/DC電路拓撲結構，如圖I所示。包括輸入端濾波電容C3、升壓電感LI、主開關管VI、與主開關管Vl并聯(lián)的二極管D1、與主開關管Vl并聯(lián)的電容Cl、輔助開關管V2、與輔助開關管V2并聯(lián)的二極管D2、諧振電感L2、二極管D3、輸出端濾波電容C4，濾波電容C5和二極管D4。輸入端濾波電容C3的正極與直流電源正極相連接，輸入端濾波電容C3的負極與直流電源負極相連接；升壓電感LI的一端與直流電源正極相連接，升壓電感LI的另一端分別與主開關管Vl的輸入端、與二極管D3的正極相連接；電容Cl與主開關管Vl相并聯(lián)；二極管Dl與主開關管Vl相并聯(lián),二極管Dl的負極與主開關管Vl的輸入端相連接,二極管Dl的正極與主開關管Vl的輸出端相連接；主開關管Vl的輸出端分別與輔助開關管V2的輸入端、與諧振電感L2的一端相連接；二極管D2、電容C2分別與輔助開關管V2相并聯(lián)，二極管D2的負極與輔助開關管V2的輸入端相連接，二極管D2的正極與輔助開關管V2的輸出端相連接；諧振電感L2的另一端分別與直流電源負極、與二極管D4的負極、與電容C5的一端、與輸出端濾波電容C4的負極相連接；輔助開關管V2的輸出端與二極管D4的正極、電容C5的另一端相連接；輸出端濾波電容C4的正極與二極管D3的負極相連接，輸出端濾波電容C4的負極與直流電源的負極相連接。其中，升壓電感LI是功率回路的濾波電感，和二極管D3和主開關管VI、二極管D1、電容Cl構成升壓電路。電感L2是輔助諧振電路的濾波電感，和輔助開關管V2、二極管、D2、電容C2、二極管D4、電容C5構成諧振電路。開關管Vl和開關管V2為全控型功率器件，二極管Dl、D2、D3和D4為快恢復型功率二極管。其中，拓撲電路各項參數(shù)依據(jù)輸入電壓200V，輸出電壓380V，輸出功率2KW機型確定。下面根據(jù)圖2具體分析在一個周期內(nèi)的工作過程。在t0 tl時刻，主開關管Vl導通，輔助開關管V2截止，電流流經(jīng)升壓電感LI、主開關管VI、諧振電感L2回到地，升壓電感LI、諧振電感L2儲能。在tl t2時刻，主開關管Vl截止，輔助開關管V2截止，由于電容Cl的存在，主開關管Vl的電壓由零線性上升，屬于零電壓關斷，當電容Cl的電壓充至380V時，二極管D3導通，升壓電感LI的電流經(jīng)二級管D3向負載電容C4供電，同時電容C2為諧振電感L2提供續(xù)流回路，對電容C5充電，當電容C2放電到零時，二極管D2導通，此時輔助開關管V2具備了零電壓開通的條件。在t2 t3時刻，主開關管Vl截止，輔助開關管V2導通，此時輔助開關管為零電壓導通，諧振電感L2的電流繼續(xù)流經(jīng)電容C5，與輔助開關管V2構成回路對電容C5充電，諧振電感L2電感量較小，續(xù)流時間較短，當電流到零后，電容C5上儲存的電能經(jīng)諧振電感L2和輔助開關管V2放電，諧振電感L2電流反向線性增加。根據(jù)圖3所示，在t3 t4時刻，主開關管Vl截止，輔助開關管V2截止，由于諧振 電感L2的反向電流，電容C2充電，電容Cl放電，當電容Cl放電到零時，二極管Dl導通，此時主開關管Vl具備了零電壓開通的條件。在t4 t5時刻，主開關管Vl導通，輔助開關管V2保持截止，電路進入下一個工作周期。通過2KW的成品機測試證明，該電路拓撲結構主輔開關管均工作在零電壓開關狀態(tài)，開關損耗和積電容損耗得到有效抑制。在半載和滿載測試時效率達96%以上，主要器件主開關管VI、輔助開關管V2、升壓電感LI、諧振電感L2、升壓二極管D3,電容C5等,溫升(25 °C，工作穩(wěn)定可靠。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種新型Boost升壓式PWM轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該轉(zhuǎn)換器包括輸入端濾波電容C3，輸出端濾波電容C4，升壓電路和諧振電路，所述輸入端濾波電容C3的正極與直流電源正極相連接，其負極與直流電源負極相連接；所述升壓電路的輸入端與直流電源正極相連，其第一輸出端與輸出端濾波電容C4的正極相連,第二輸出端與諧振電路的輸入端相連接；所述諧振電路的第一輸出端與直流電源負極相連，其第二輸出端與輸出端濾波電容C4的負極相連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種新型Boost升壓式PWM轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述升壓電路包括升壓電感LI、二極管D3、主開關管VI、二極管Dl和電容Cl ;其中，升壓電感LI的一端為該升壓電路的輸入端，其與直流電源正極相連接，其另一端分別與主開關管Vl的輸入端和二極管D3的正極相連接；二級管D3的負極為該升壓電路的第二輸出端，其與輸出端濾波電容C4的正極相連；主開關管Vl的輸出端為該升壓電路的第一輸出端,其與諧振電路的輸入端相連接；二極管D1、電容Cl分別與主開關管Vl相并聯(lián)，二極管Dl的負極與主開關管Vl的輸入端相連接，二極管Dl的正極與主開關管Vl的輸出端相連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種新型Boost升壓式PWM轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述諧振電路包括諧振電感L2、輔助開關管V2、二極管D2、電容C2、二極管D4，電容C5 ;其中，輔助開關管V2的輸入端與諧振電感L2的一端相連，并作為該諧振電路的輸入端，且該諧振電路的輸入端與主開關管Vl的輸出端相連接；二極管D2、電容C2分別與輔助開關管V2相并聯(lián)，二極管D2的負極與輔助開關管V2的輸入端相連接，二極管D2的正極與輔助開關管V2的輸出端相連接；諧振電感L2的另一端為該諧振電路的第二輸出端，其分別與直流電源負極、與二極管D4的負極、與電容C5的一端、與輸出端濾波電路C4的負極相連接；輔助開關管V2的輸出端為該諧振電路的第一輸出端，其分別與二極管D4的正極、與電容C5的另一端相連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種新型Boost升壓式PWM轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述主開關管Vl和輔助開關管V2為全控型功率器件。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種新型Boost升壓式PWM轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4為快恢復型功率二極管。
專利摘要本實用新型涉及一種新型Boost升壓式PWM轉(zhuǎn)換器，目的在于設計一種軟開關的新型Boost電路拓撲結構。其設計電路主要特點是在主開關管開通之前，將其結電容放電到零，以實現(xiàn)主開關管的零電壓開通，為此附加一個輔助開關管來實現(xiàn)。在主開關管零電壓開通之前，輔助開關管開始工作，對LC諧振電路中電感賦能，輔助開關管關斷之后，諧振電路使主開關管結電容放電至零，主開關管導通，并且利用其LC諧振電路，輔助開關管也工作在零電壓開關狀態(tài)，從而實現(xiàn)完全的零電壓軟開關功能。
文檔編號H02M3/10GK202535270SQ20122005145
公開日2012年11月14日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權日2012年2月17日
發(fā)明者卞正元, 李海芹 申請人:江蘇綠陽新能源科技有限公司