基于Boost的零電壓轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種零電壓轉(zhuǎn)換電路，尤其是一種基于Boost的零電壓轉(zhuǎn)換電路。
【背景技術(shù)】
[0002]高頻軟開關(guān)技術(shù)是電力電子學(xué)的一個(gè)重要的研宄方向，它使功率變換器具有高效率、高功率密度、高可靠性和小的電磁干擾，是實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源裝置小型化、輕重量、低成本的途徑。在傳統(tǒng)的零電壓轉(zhuǎn)換PWM變換器中，輔助電路在很寬的輸入電壓和負(fù)載變化的范圍內(nèi)以最小的電壓和電流應(yīng)力為主開關(guān)管提供零電壓開關(guān)，而且輔助電路與主功率電路相并聯(lián)，大大減小了輔助電路的損耗。
[0003]但是輔助開關(guān)管是在硬開關(guān)下關(guān)斷。功率開關(guān)器件在開通和關(guān)斷時(shí)存在電壓和電流的交疊區(qū)，分別對(duì)應(yīng)產(chǎn)生開通損耗和關(guān)斷損耗，開通損耗與關(guān)斷損耗總和稱為開關(guān)損耗。在一定條件下，變換器的功率開關(guān)器件在每個(gè)開關(guān)周期中的開關(guān)損耗是恒定的，因此變換器的開關(guān)頻率越高，功率開關(guān)器件的開關(guān)損耗就越大，變換器的效率也就越低。其關(guān)斷損耗較大；使得變換器的效率降低。
[0004]因此，如何利用軟開關(guān)技術(shù)改進(jìn)輔助開關(guān)管的關(guān)斷，提高變換器的效率，是本領(lǐng)域技術(shù)人員關(guān)注的研宄方向。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種減小輔助開關(guān)管的關(guān)斷損耗，進(jìn)行改進(jìn)的零電壓轉(zhuǎn)換PWM變換器電路。具體方案為:
[0006]基于Boost的零電壓轉(zhuǎn)換電路，包括直流電源、控制芯片、主功率開關(guān)、升壓二極管、升壓電感和濾波電容構(gòu)成的基本Boost變換器；以及輔助開關(guān)，諧振電感、輔助二極管、諧振電容構(gòu)成ZVT-PWM變換器輔助諧振電路；還包括吸收電容和吸收二極管；所述吸收電容高壓端連接所述升壓二極管的正極，低壓端連接所述輔助二極管正極；所述吸收二極管正極與所述輔助開關(guān)輸出端連接，所述吸收二極管正極與所述輔助二極管正極連接，實(shí)現(xiàn)輔助開關(guān)零電壓開關(guān)。
[0007]進(jìn)一步，所述控制芯片為UC3855。
[0008]進(jìn)一步，所述直流電源為電池或者交流電源經(jīng)整理濾波獲得。
[0009]進(jìn)一步，所述控制芯片通過電流互感器電路獲得的電流反饋。
[0010]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)換電路的開關(guān)頻率為200kHz至400kHz。
[0011]本實(shí)用新型零電壓轉(zhuǎn)換PWM變換器電路通過增加采用諧振元件構(gòu)成的吸收電路實(shí)現(xiàn)了主、輔助開關(guān)管的零電壓開關(guān)，降低功率開關(guān)器件的開關(guān)損耗，提高了變換器的效率，有利于實(shí)現(xiàn)變換器高頻化。
【附圖說明】
[0012]圖1本實(shí)用新型PWM變換器電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖中:Ca、吸收電容；Cf、輸出濾波電容；Cr、諧振電容；D1、升壓二極管；Da、輔助二極管；Db、吸收二極管；DQ1、反并聯(lián)二極管；La、諧振電感；Lf、升壓電感；Q1、主功率開關(guān)；Qa、輔助開關(guān)；R1、負(fù)載；Vin、直流電源。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面，參考附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的說明，附圖中示出了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例，從而使實(shí)用新型全面和完整，并將本實(shí)用新型的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。
[0015]如圖1所示，實(shí)施例中Boost ZVT-PWM變換器包括:基本Boost變換器、輔助諧振電路、無損吸收電路。該轉(zhuǎn)換電路的開關(guān)頻率為200kHz至400kHz。
[0016]直流電源Vin、控制芯片(圖中未示出)、主功率開關(guān)Q1、升壓二極管D1、升壓電感Lf和濾波電容Cf，構(gòu)成基本Boost變換器。直流電源Vin兩極之間串聯(lián)連接有升壓電感Lf和主功率開關(guān)Ql ;主功率開關(guān)Ql的輸出端通過升壓二極管Dl連接至濾波電容Cf高壓端。反并聯(lián)二極管DQl是反接在主功率開關(guān)Ql的兩端。本實(shí)施例中直流電源Vin是通過交流電源經(jīng)整理濾波獲得，具體實(shí)施時(shí)也可以采用電池組提供，或者通過變壓器升壓、降壓后經(jīng)整理濾波獲得。
[0017]輔助開關(guān)Qa，諧振電感La、輔助二極管Da、諧振電容Cr構(gòu)成ZVT-PWM變換器輔助諧振電路。輔助開關(guān)Qa和諧振電感La串聯(lián)后與主功率開關(guān)Ql并聯(lián)；新增加的的吸收電容Ca和吸收二極管Db、構(gòu)成輔助開關(guān)Qa的無損吸收電路。輔助開關(guān)Qa、諧振電容Cr、諧振電感La、吸收電容Ca、輔助二極管Da和吸收二極管Db構(gòu)成新的輔助諧振電路與主功率開關(guān)并聯(lián)，構(gòu)成帶吸收電容的ZVT-PWM開關(guān)單元。
[0018]本實(shí)施例中控制芯片采用UC3855，該控制芯片的使用方法屬于公知常識(shí)，在這里就不再贅述。具體實(shí)施時(shí)，可以采用其他控制芯片輸出PWM控制信號(hào)，如SG3525，UC3875等芯片，控制主功率開關(guān)Ql和輔助開關(guān)Qa，實(shí)現(xiàn)Boost ZVT-PWM變換器的功能。
[0019]下面分析上述電路的工作過程，說明改進(jìn)電路的技術(shù)效果。帶吸收電容BoostZVT-PWM變換器的工作過程在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)可分為8個(gè)時(shí)間段描述。同樣，為了分析電路的靜態(tài)特性，假定所有元件都是理想的。電感、電容理想指不考慮它們的任何寄生電容；開關(guān)管、二極管理想指其導(dǎo)通時(shí)電壓為零，截止時(shí)電流為零，導(dǎo)通和截止的轉(zhuǎn)換是瞬間完成的。同時(shí)升壓電感Lf足夠大，在一個(gè)開關(guān)周期中，升壓電感Lf上電流基本保持不變，即變換器的輸入電流保持不變，可等效為恒流源；并且輸出濾波電容Cf足夠大，在一個(gè)開關(guān)周期中，輸出濾波電容Cf兩端電壓保持不變，即變換器的輸出電壓基本保持不變。
[0020]帶吸收電容Boost ZVT-PWM變換器的工作過程分析:
[0021]階段I，諧振電感電流線性上升階段
[0022]上一周期結(jié)束時(shí)，主功率開關(guān)Q1、和輔助開關(guān)Qa均處于關(guān)斷狀態(tài)，升壓二極管Dl處于導(dǎo)通狀態(tài)。輔助開關(guān)Qa受控開通，諧振電感La正向充電，諧振電感La上的電流IjA零開始線性上升，輔助開關(guān)Qa零電流開通。U上升的同時(shí)，升壓二極管Dl上電流ID1電流開始下降，到IJA輸入電流時(shí)，Idi= O,輔助開關(guān)Qa和升壓二極管Dl實(shí)現(xiàn)換流，升壓二極管Dl自然關(guān)斷。
[0023]階段2，諧振階段
[0024]升壓二極管Dl關(guān)斷，諧振電感La和諧振電容Cr開始諧振，諧振電感La電流由Iin繼續(xù)諧振上升，諧振電容Cr上電壓Uc，由輸出電壓Uo諧振下降。經(jīng)過