專利名稱：一種軟開關(guān)準諧振電路及其控制策略的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟開關(guān)領(lǐng)域，特別涉及一種軟開關(guān)準諧振電路及其控制策略。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的PWM變換器中的開關(guān)器件主要為硬開關(guān)(Hard-Switching)，現(xiàn)有的硬開關(guān)具有如下缺陷:
1:在開通時，電流上升和電壓下降同時進行形成開通損耗，在關(guān)斷時，電壓上升和電流下降同時進行形成關(guān)斷損耗，由此電壓、電流波形的交疊產(chǎn)生了開關(guān)損耗(Switching-Loss),開關(guān)損耗會隨著開關(guān)頻率的提高而急速增加。2:當器件關(guān)斷時，電路的感性元件感應(yīng)出尖峰電壓，開關(guān)頻率愈高，關(guān)斷愈快，該感應(yīng)電壓愈高，此電壓加在開關(guān)器件兩端，易造成器件擊穿。3:當開關(guān)器件在很高的電壓下開通時，儲存在開關(guān)器件結(jié)電容中的能量將以電流形式全部耗散在該器件內(nèi)。開關(guān)頻率愈高,開通電流尖峰愈大,從而引起器件過熱損壞。另夕卜，二極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r存在反向恢復(fù)期，開關(guān)管在此期間內(nèi)的開通動作，易產(chǎn)生很大的沖擊電流，開關(guān)頻率愈高，該沖擊電流愈大，對器件的安全運行造成危害。4:隨著頻率提高，電路中的di/dt和dv/dt增大，從而導(dǎo)致電磁干擾(EMI)增大，影響整流器和周圍電子設(shè)備的工作。現(xiàn)代電力電子裝置的發(fā)展趨勢主要趨向于小型化、輕量化、對電路效率和電磁兼容性也有了更高的要求。而硬開關(guān)的缺陷大大的制約了現(xiàn)代電力電子裝置的發(fā)展，由此本領(lǐng)域的技術(shù)人員針對解決硬開關(guān)的缺陷設(shè)計了由復(fù)雜電路構(gòu)成的軟開關(guān)(Soft-Switching)?，F(xiàn)有的軟開關(guān)是相對硬開關(guān)而言的。軟開關(guān)是電器回路中用于連通和切斷負載的一種方式和裝置。軟開關(guān)技術(shù)問世以來，經(jīng)歷了不斷的發(fā)展和完善，主要可分為零電壓開關(guān)和零電流開關(guān)。隨著新型的軟開關(guān)拓撲仍不斷出現(xiàn)，根據(jù)其發(fā)展的歷程可將軟開關(guān)電路分成準諧振電路、零開關(guān)PWM電路和零轉(zhuǎn)換PWM電路。和硬開關(guān)工作不同，理想的軟關(guān)斷過程是電流先降到零，電壓再緩慢上升到斷態(tài)值，所以關(guān)斷損耗近似為零。由于器件關(guān)斷前電流已下降到零，解決了感性關(guān)斷問題，理想的軟開通過程是電壓先降到零，電流在緩慢上升到通態(tài)值，所以開通損耗近似為零，器件結(jié)電容的電壓亦為零，解決了容性開通問題。同時的，開通時，二極管反向恢復(fù)過程已經(jīng)結(jié)束，因此二極管方向恢復(fù)問題不存在，提高了開關(guān)的頻率。在發(fā)明人的仔細研究和驗證下，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)具有如下缺陷:
現(xiàn)有的軟開關(guān)電路為了實現(xiàn)降低開關(guān)損耗和提高開關(guān)頻率的目的，其設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)都較為復(fù)雜，其必須使用繁復(fù)的控制策略以實現(xiàn)軟開關(guān)的效果，由此導(dǎo)致電路的效率處于一種較低的水平，影響了電路的實際使用效果
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例第一目的在于提供一種軟開關(guān)準諧振電路，應(yīng)用該技術(shù)方案在同樣實現(xiàn)降低開關(guān)損耗和提聞開關(guān)頻率的基礎(chǔ)上，簡化了電路結(jié)構(gòu)，提聞了電路的效率，改善了電路實際使用的效果。本發(fā)明實施例第二目的在于提供一種軟開關(guān)準諧振電路的控制策略，應(yīng)用該技術(shù)方案在同樣實現(xiàn)降低開關(guān)損耗和提聞開關(guān)頻率的基礎(chǔ)上，簡化了電路結(jié)構(gòu)，提聞了電路的效率，改善了電路實際使用的效果。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的完整技術(shù)方案是:
一種軟開關(guān)準諧振電路，包括:軟開關(guān)電路和控制單元；所述軟開關(guān)電路包括輸入電
源、第一MOS開關(guān)管、第二MOS開關(guān)管、二極管、第一電感、第二電感、第一電容、第二電容、輸出負載；
所述輸入電源的正極與所述第一 MOS開關(guān)管的漏極相連；
所述第一 MOS開關(guān)管的源極與所述第一電感的一端相連；
所述第一電感的另一端同時與所述第二 MOS開關(guān)管的漏極、二極管的陰極以及第二電容的一端相連；
所述二極管的陽極與所述輸入電源的負極相連；
所述第二 MOS開關(guān)管的源極與所述第二電感的一端相連；
所述第二電感的另一端同時與所述的第二電容的另一端、第一電容的一端以及輸出負載的一端相連；
所述第一電容的另一端和輸出負載的另一端同時與所述輸入電源的負極相連；
所述控制單元包括有第一輸出端和第二輸出端；
所述第一輸出端與所述第一 MOS開關(guān)管的柵極相連；
所述第二輸出端與所述第二 MOS開關(guān)管的柵極相連?？蛇x的，所述的二極管為續(xù)流二極管。一種軟開關(guān)準諧振電路控制策略，其步驟為
a、輸入電源輸入電流；
b、當經(jīng)過第一電感的電流值為零時，導(dǎo)通第一MOS開關(guān)管，第二 MOS開關(guān)管保持關(guān)斷，第二電容與第一電感發(fā)生諧振，用于為第二電容充電；
C、當流過第一電感的電流值再次諧振到零時，關(guān)斷第一 MOS開關(guān)管，導(dǎo)通第二 MOS開關(guān)管，第二電容與第二電感發(fā)生諧振，所述第二電容儲存的電能量轉(zhuǎn)移到第二電感中；
d、當?shù)诙娙莸纳想妷哼_到輸出電壓時，導(dǎo)通二極管，第二電感中儲存的電能流向輸出負載；
e、當?shù)诙姼兄械碾娏髦迪陆档搅銜r，第二MOS開關(guān)管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，第一 MOS開關(guān)管保持關(guān)斷。由上可見，應(yīng)用本實施例技術(shù)方案，應(yīng)用了較少的電子元件同樣實現(xiàn)了降低開關(guān)損耗和提聞開關(guān)頻率，其大大的簡化了電路結(jié)構(gòu)，提聞了電路的效率，改善了電路實際使用的效果。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例1提供的一種電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1:
如圖1所示，本實施例公開了一種軟開準諧振電路，
包括:軟開關(guān)電路和控制單元；
其中，軟開關(guān)電路包括輸入電源Vin、第一 MOS開關(guān)管S1、第二 MOS開關(guān)管S2、二極管
D、第一電感L、第二電感Lr、第一電容C、第二電容Cr、輸出負載R ;輸入電源Vin的正極與第一 MOS開關(guān)管SI的漏極相連；第一 MOS開關(guān)管SI的源極與第一電感L的一端相連；第一電感L的另一端同時與第二 MOS開關(guān)管S2的漏極、二極管D的陰極以及第二電容Cr的一端相連；二極管D的陽極與輸入電源Vin的負極相連；第二 MOS開關(guān)管Cr的源極與第二電感Lr的一端相連；第二電感Lr的另一端同時與的第二電容Cr的另一端、第一電容C的一端以及輸出負載R的一端相連；第一電容C的另一端和輸出負載R的另一端同時與輸入電源Vin的負極相連；
其中，控制單兀包括有第一輸出端A和第二輸出端B ;第一輸出端A與第一 MOS開關(guān)管SI的柵極相連；第二輸出端B與第二 MOS開關(guān)管S2的柵極相連。還公開了一種軟開關(guān)準諧振電路控制策略，其步驟為
a、輸入電源Vin輸入電流；
b、當經(jīng)過第一電感L的電流值為零時，導(dǎo)通第一MOS開關(guān)管SI，第二 MOS開關(guān)管S2保持關(guān)斷，第二電容Cr與第一電感L發(fā)生諧振,用于為第二電容Cr充電；
C、當流過第一電感L的電流值再次諧振到零時，關(guān)斷第一MOS開關(guān)管SI，導(dǎo)通第二MOS開關(guān)管S2，第二電容Cr與第二電感Lr發(fā)生諧振，第二電容Cr儲存的電能量轉(zhuǎn)移到第二電感Lr中；
d、當?shù)诙娙軨r的上電壓達到輸出電壓時，導(dǎo)通二極管D，第二電感Lr中儲存的電能流向輸出負載；
e、當?shù)诙姼蠰r中的電流值下降到零時，第二MOS開關(guān)管S2由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，第一MOS開關(guān)管SI保持關(guān)斷。實施例2:
本實施例與實施例1不同的地方在于二極管D為續(xù)流二極管。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性的勞動的情況下，即可以理解并實施。以上所述的實施方式，并不構(gòu)成對該技術(shù)方案保護范圍的限定。任何在上述實施方式的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在該技術(shù)方案的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種軟開關(guān)準諧振電路，其特征在于，包括: 軟開關(guān)電路和控制單元； 所述軟開關(guān)電路包括輸入電源、第一 MOS開關(guān)管、第二 MOS開關(guān)管、二極管、第一電感、第二電感、第一電容、第二電容、輸出負載； 所述輸入電源的正極與所述第一 MOS開關(guān)管的漏極相連； 所述第一 MOS開關(guān)管的源極與所述第一電感的一端相連； 所述第一電感的另一端同時與所述第二 MOS開關(guān)管的漏極、二極管的陰極以及第二電容的一端相連； 所述二極管的陽極與所述輸入電源的負極相連； 所述第二 MOS開關(guān)管的源極與所述第二電感的一端相連； 所述第二電感的另一端同時與所述的第二電容的另一端、第一電容的一端以及輸出負載的一端相連； 所述第一電容的另一端和輸出負載的另一端同時與所述輸入電源的負極相連； 所述控制單元包括有第一輸出端和第二輸出端； 所述第一輸出端與所述第一 MOS開關(guān)管的柵極相連； 所述第二輸出端與所述第二 MOS開關(guān)管的柵極相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軟開關(guān)準諧振電路，其特征在于: 所述的二極管為續(xù)流二極管。
3.—種如權(quán)利要求1、2所述的軟開關(guān)準諧振電路控制策略，其特征在于:步驟為 a、輸入電源輸入電流； b、當經(jīng)過第一電感的電流值為零時，導(dǎo)通第一MOS開關(guān)管，第二 MOS開關(guān)管保持關(guān)斷，第二電容與第一電感發(fā)生諧振，用于為第二電容充電； C、當流過第一電感的電流值再次諧振到零時，關(guān)斷第一 MOS開關(guān)管，導(dǎo)通第二 MOS開關(guān)管，第二電容與第二電感發(fā)生諧振，所述第二電容儲存的電能量轉(zhuǎn)移到第二電感中； d、當?shù)诙娙莸纳想妷哼_到輸出電壓時，導(dǎo)通二極管，第二電感中儲存的電能流向輸出負載； e、當?shù)诙姼兄械碾娏髦迪陆档搅銜r，第二MOS開關(guān)管由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，第一 MOS開關(guān)管保持關(guān)斷。
全文摘要
本發(fā)明涉及軟開關(guān)領(lǐng)域，特別涉及一種軟開關(guān)準諧振電路包括軟開關(guān)電路和控制單元；其中，軟開關(guān)電路包括輸入電源Vin、第一MOS開關(guān)管S1、第二MOS開關(guān)管S2、二極管D、第一電感L、第二電感Lr、第一電容C、第二電容Cr、輸出負載R；控制單元用于控制第一MOS開關(guān)管S1、第二MOS開關(guān)管S2、導(dǎo)通與關(guān)斷，應(yīng)用該技術(shù)方案在同樣實現(xiàn)降低開關(guān)損耗和提高開關(guān)頻率的基礎(chǔ)上，簡化了電路結(jié)構(gòu)，提高了電路的效率，改善了電路實際使用的效果。
文檔編號H02M3/156GK103199702SQ201310090130
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者羅中良, 劉炳云, 陳治明 申請人:惠州市博泰通訊設(shè)備有限公司