專利名稱：低紋波雙向軟開關(guān)dc－dc電路及不間斷電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及DC - DC電路，尤其涉及低紋波雙向軟開關(guān)DC - DC電路及不間斷電源。
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?fù)鋸?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?fù)鋸?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
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種低紋波雙向軟開關(guān)DC —DC電路。本發(fā)明提供了一種低紋波雙向軟開關(guān)DC - DC電路，包括主體單元、軟開關(guān)單元，紋波抵消單元，所述主體單元用于完成電源的能量雙向變換、以及傳遞，所述紋波抵消單元用于產(chǎn)生和輸入電流變化趨勢相反的電流，所述主體單元包括第一主開關(guān)管，所述軟開關(guān)單元與所述第一主開關(guān)管相連、且用于控制所述第一主開關(guān)管的零電壓和零電壓關(guān)斷。作為本發(fā)明的進一步改進，所述主體單元還包括第二主開關(guān)管、第一耦合電感、第二耦合電感、箝位電容、輸入濾波電容、輸出濾波電容，軟開關(guān)單元，所述第二主開關(guān)管與所述第二耦合電感相連，所述箝位電容一端與所述第一耦合電感相連，所述箝位電容另一端連接于所述第二主開關(guān)管與所述第二耦合電感之間。作為本發(fā)明的進一步改進，所述軟開關(guān)單元包括輔助開關(guān)管、第一二極管、第二二極管、第一電容、電感，所述輔助開關(guān)管、所述第一二極管、所述第二二極管依次相連，所述輔助開關(guān)管與所述第一主開關(guān)管相連。作為本發(fā)明的進一步改進，所述紋波抵消單元包括第三耦合電感、第四耦合電感、第二電容、第三電容、電阻，所述第三耦合電感、所述第二電容、所述電阻、所述第四耦合電感依次相連，所述第三電容一端連接于所述第二電容與所述電阻之間，所述第三電容另一端連接于所述電阻與所述第四耦合電感之間。本發(fā)明還提供了一種具有所述低紋波雙向軟開關(guān)DC - DC電路的不間斷電源，該不間斷電源包括所述低紋波雙向軟開關(guān)DC - DC電路。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的DC-DC電路的輸入輸出性能指標(biāo)、電源的轉(zhuǎn)換效率、溫升性能指標(biāo)等得到提高，電路簡單可靠便捷。


圖1是本發(fā)明的原理圖。圖2是本發(fā)明的一實施例的原理圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明公開了一種低紋波雙向軟開關(guān)DC - DC電路，包括主體單元、軟開關(guān)單元1，紋波抵消單元2，所述主體單元用于完成電源的能量雙向變換、以及傳遞，所述紋波抵消單元2用于產(chǎn)生和輸入電流變化趨勢相反的電流，所述主體單元包括第一主開關(guān)管Q1，所述軟開關(guān)單元I與所述第一主開關(guān)管Ql相連、且用于控制所述第一主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷。如圖2所示，作為本發(fā)明的一個實施例，所述主體單元還包括第二主開關(guān)管Q3、第一率禹合電感L1、第二稱合電感L2、箝位電容C2、輸入濾波電容Cl、輸出濾波電容C3,軟開關(guān)單元I，所述第二主開關(guān)管Q3與所述第二耦合電感L2相連，所述箝位電容C2 —端與所述第一耦合電感LI相連，所述箝位電容C2另一端連接于所述第二主開關(guān)管Q3與所述第二耦合電感L2之間。所述軟開關(guān)單元I包括輔助開關(guān)管Q2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電容C4、電感L3，所述輔助開關(guān)管Q2、所述第一二極管D1、所述第二二極管D2依次相連，所述輔助開關(guān)管Q2與所述第一主開關(guān)管Ql相連。所述紋波抵消單元2包括第三耦合電感L4、第四耦合電感L5、第二電容C5、第三電容C6、電阻R1，所述第三耦合電感L4、所述第二電容C5、所述電阻R1、所述第四耦合電感L5依次相連，所述第三電容C6 —端連接于所述第二電容C5與所述電阻Rl之間，所述第三電容C6另一端連接于所述電阻Rl與所述第四耦合電感L5之間。本發(fā)明還公開了一種不間斷電源，該不間斷電源包括所述低紋波雙向軟開關(guān)DC — DC電路。紋波抵消單元2能產(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I采用有源軟開關(guān)技術(shù)，通過控制輔助開關(guān)管Q2的時序，實現(xiàn)第一主開關(guān)管Ql的零電壓和零電壓關(guān)斷，而輔助開關(guān)管Q2可以實現(xiàn)零電流開通和零電壓關(guān)斷。本發(fā)明的DC-DC電路的輸入輸出性能指標(biāo)、電源的轉(zhuǎn)換效率、溫升性能指標(biāo)等得到提高，電路簡單可靠便捷，有較高的商業(yè)實用價值。工作時，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，第一主開關(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，打開第一主開關(guān)管Q1，所以實現(xiàn)了第一主開關(guān)管Ql的零電壓開通，又因為箝位電容C2和第一電容C4的存在，輔助開關(guān)管Q2實現(xiàn)了零電壓關(guān)斷。第一主開關(guān)管Ql關(guān)斷時因為箝位電容C2的存在，電壓不能突變，實現(xiàn)了零電壓關(guān)斷。能量正向傳輸階段第二主開關(guān)管Q3延遲導(dǎo)通可以實現(xiàn)零電壓導(dǎo)通。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(rèn)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，其特征在于:包括主體單元、軟開關(guān)單元(1)，紋波抵消單元(2)，所述主體單元用于完成電源的能量雙向變換、以及傳遞，所述紋波抵消單元(2)用于產(chǎn)生和輸入電流變化趨勢相反的電流，所述主體單元包括第一主開關(guān)管(Q1)，所述軟開關(guān)單元(I)與所述第一主開關(guān)管(Ql)相連、且用于控制所述第一主開關(guān)管(Ql)的零電壓和零電壓關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低紋波雙向軟開關(guān)DC— DC電路，其特征在于:所述主體單元還包括第二主開關(guān)管(Q3)、第一耦合電感(LI)、第二耦合電感(L2)、箝位電容(C2)、輸入濾波電容(Cl)、輸出濾波電容(C3)，軟開關(guān)單元(1)，所述第二主開關(guān)管(Q3)與所述第二耦合電感(L2)相連，所述箝位電容(C2)—端與所述第一耦合電感(LI)相連，所述箝位電容(C2)另一端連接于所述第二主開關(guān)管(Q3)與所述第二耦合電感(L2)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低紋波雙向軟開關(guān)DC- DC電路，其特征在于:所述軟開關(guān)單元(I)包括輔助開關(guān)管(Q2)、第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第一電容(C4)、電感(L3)，所述輔助開關(guān)管(Q2)、所述第一二極管(D1)、所述第二二極管(D2)依次相連，所述輔助開關(guān)管(Q2)與所述第一主開關(guān)管(Ql)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低紋波雙向軟開關(guān)DC— DC電路，其特征在于:所述紋波抵消單元(2)包括第三耦合電感(L4)、第四耦合電感(L5)、第二電容(C5)、第三電容(C6)、電阻(R1)，所述第三耦合電感(L4)、所述第二電容(C5)、所述電阻(R1)、所述第四耦合電感(L5)依次相連，所述第三電容(C6)—端連接于所述第二電容(C5)與所述電阻(Rl)之間，所述第三電容(C6)另一端連接于所述電阻(Rl)與所述第四耦合電感(L5)之間。
5.一種具有權(quán)利要求1至4任一項所述低紋波雙向軟開關(guān)DC - DC電路的不間斷電源，其特征在于:該不間斷電源包括所述低紋波雙向軟開關(guān)DC - DC電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低紋波雙向軟開關(guān)DC－DC電路，包括主體單元、軟開關(guān)單元，紋波抵消單元，所述主體單元用于完成電源的能量雙向變換、以及傳遞，所述紋波抵消單元用于產(chǎn)生和輸入電流變化趨勢相反的電流，所述主體單元包括第一主開關(guān)管，所述軟開關(guān)單元與所述第一主開關(guān)管相連、且用于控制所述第一主開關(guān)管的零電壓和零電壓關(guān)斷。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的DC-DC電路的輸入輸出性能指標(biāo)、電源的轉(zhuǎn)換效率、溫升性能指標(biāo)等得到提高，電路簡單可靠便捷。
文檔編號H02M3/10GK103151916SQ201310094189
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者單文峰, 王騫, 張東來 申請人:深圳市航天新源科技有限公司