基于Boost的零电压转换电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于Boost的零电压转换电路，包括直流电源、控制芯片、主功率开关、升压二极管、升压电感和滤波电容构成的基本Boost变换器；以及辅助开关，谐振电感、辅助二极管、谐振电容构成ZVT-PWM变换器辅助谐振电路；其特征在于，还包括吸收电容和吸收二极管；所述吸收电容高压端连接所述升压二极管的正极，低压端连接所述辅助二极管正极；所述吸收二极管正极与所述辅助开关输出端连接，所述吸收二极管正极与所述辅助二极管正极连接，实现辅助开关零电压开关。吸收电容缓冲辅助开关的关断过程，实现辅助开关的零电压关断。消除了Boost ZCT-PWM变换器中较大的辅助开关关断损耗，提高了变换器的效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种零电压转换电路，尤其是一种基于Boost的零电压转换电路。
技术介绍
高频软开关技术是电力电子学的一个重要的研宄方向，它使功率变换器具有高效率、高功率密度、高可靠性和小的电磁干扰，是实现开关电源装置小型化、轻重量、低成本的途径。在传统的零电压转换PWM变换器中，辅助电路在很宽的输入电压和负载变化的范围内以最小的电压和电流应力为主开关管提供零电压开关，而且辅助电路与主功率电路相并联，大大减小了辅助电路的损耗。但是辅助开关管是在硬开关下关断。功率开关器件在开通和关断时存在电压和电流的交叠区，分别对应产生开通损耗和关断损耗，开通损耗与关断损耗总和称为开关损耗。在一定条件下，变换器的功率开关器件在每个开关周期中的开关损耗是恒定的，因此变换器的开关频率越高，功率开关器件的开关损耗就越大，变换器的效率也就越低。其关断损耗较大；使得变换器的效率降低。因此，如何利用软开关技术改进辅助开关管的关断，提高变换器的效率，是本领域技术人员关注的研宄方向。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种减小辅助开关管的关断损耗，进行改进的零电压转换PWM变换器电路。具体方案为:基于Boost的零电压转换电路，包括直流电源、控制芯片、主功率开关、升压二极管、升压电感和滤波电容构成的基本Boost变换器；以及辅助开关，谐振电感、辅助二极管、谐振电容构成ZVT-PWM变换器辅助谐振电路；还包括吸收电容和吸收二极管；所述吸收电容高压端连接所述升压二极管的正极，低压端连接所述辅助二极管正极；所述吸收二极管正极与所述辅助开关输出端连接，所述吸收二极管正极与所述辅助二极管正极连接，实现辅助开关零电压开关。进一步，所述控制芯片为UC3855。进一步，所述直流电源为电池或者交流电源经整理滤波获得。进一步，所述控制芯片通过电流互感器电路获得的电流反馈。进一步，所述转换电路的开关频率为200kHz至400kHz。本技术零电压转换PWM变换器电路通过增加采用谐振元件构成的吸收电路实现了主、辅助开关管的零电压开关，降低功率开关器件的开关损耗，提高了变换器的效率，有利于实现变换器高频化。【附图说明】图1本技术PWM变换器电路结构示意图；图中:Ca、吸收电容；Cf、输出滤波电容；Cr、谐振电容；D1、升压二极管；Da、辅助二极管；Db、吸收二极管；DQ1、反并联二极管；La、谐振电感；Lf、升压电感；Q1、主功率开关；Qa、辅助开关；R1、负载；Vin、直流电源。【具体实施方式】下面，参考附图，对本专利技术进行更全面的说明，附图中示出了本技术的示例性实施例。然而，本专利技术可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使技术全面和完整，并将本技术的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。如图1所示，实施例中Boost ZVT-PWM变换器包括:基本Boost变换器、辅助谐振电路、无损吸收电路。该转换电路的开关频率为200kHz至400kHz。直流电源Vin、控制芯片(图中未示出)、主功率开关Q1、升压二极管D1、升压电感Lf和滤波电容Cf，构成基本Boost变换器。直流电源Vin两极之间串联连接有升压电感Lf和主功率开关Ql ;主功率开关Ql的输出端通过升压二极管Dl连接至滤波电容Cf高压端。反并联二极管DQl是反接在主功率开关Ql的两端。本实施例中直流电源Vin是通过交流电源经整理滤波获得，具体实施时也可以采用电池组提供，或者通过变压器升压、降压后经整理滤波获得。辅助开关Qa，谐振电感La、辅助二极管Da、谐振电容Cr构成ZVT-PWM变换器辅助谐振电路。辅助开关Qa和谐振电感La串联后与主功率开关Ql并联；新增加的的吸收电容Ca和吸收二极管Db、构成辅助开关Qa的无损吸收电路。辅助开关Qa、谐振电容Cr、谐振电感La、吸收电容Ca、辅助二极管Da和吸收二极管Db构成新的辅助谐振电路与主功率开关并联，构成带吸收电容的ZVT-PWM开关单元。本实施例中控制芯片采用UC3855，该控制芯片的使用方法属于公知常识，在这里就不再赘述。具体实施时，可以采用其他控制芯片输出PWM控制信号，如SG3525，UC3875等芯片，控制主功率开关Ql和辅助开关Qa，实现Boost ZVT-PWM变换器的功能。下面分析上述电路的工作过程，说明改进电路的技术效果。带吸收电容BoostZVT-PWM变换器的工作过程在一个开关周期内可分为8个时间段描述。同样，为了分析电路的静态特性，假定所有元件都是理想的。电感、电容理想指不考虑它们的任何寄生电容；开关管、二极管理想指其导通时电压为零，截止时电流为零，导通和截止的转换是瞬间完成的。同时升压电感Lf足够大，在一个开关周期中，升压电感Lf上电流基本保持不变，即变换器的输入电流保持不变，可等效为恒流源；并且输出滤波电容Cf足够大，在一个开关周期中，输出滤波电容Cf两端电压保持不变，即变换器的输出电压基本保持不变。带吸收电容Boost ZVT-PWM变换器的工作过程分析:阶段I，谐振电感电流线性上升阶段上一周期结束时，主功率开关Q1、和辅助开关Qa均处于关断状态，升压二极管Dl处于导通状态。辅助开关Qa受控开通，谐振电感La正向充电，谐振电感La上的电流IjA零开始线性上升，辅助开关Qa零电流开通。U上升的同时，升压二极管Dl上电流ID1电流开始下降，到IJA输入电流时，Idi= O,辅助开关Qa和升压二极管Dl实现换流，升压二极管Dl自然关断。阶段2，谐振阶段升压二极管Dl关断，谐振电感La和谐振电容Cr开始谐振，谐振电感La电流由Iin继续谐振上升，谐振电容Cr上电压Uc，由输出电压Uo谐振下降。经过当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于Boost的零电压转换电路，包括直流电源、控制芯片、主功率开关、升压二极管、升压电感和滤波电容构成的基本Boost变换器；以及辅助开关，谐振电感、辅助二极管、谐振电容构成ZVT‑PWM变换器辅助谐振电路；其特征在于，还包括吸收电容和吸收二极管；所述吸收电容高压端连接所述升压二极管的正极，低压端连接所述辅助二极管正极；所述吸收二极管正极与所述辅助开关输出端连接，所述吸收二极管正极与所述辅助二极管正极连接，实现辅助开关零电压开关。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王怀宝，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：新型
国别省市：河北;13