一种软开关方法技术

一种软开关方法，用隔离二级管Ｄ１Ｎ把电源Ｕ１Ｎ与多相Ｚ源隔离，稳恒电源Ｕ１Ｎ或动态电源ｕ↓［ＣＺＯ］经磁集成多相电感分别接到各相电力电子开关。磁集成多相电感Ｌｚａ、Ｌｚｂ、Ｌｚｃ、Ｌｚｏ之间解耦无互感耦合。采用本发明专利技术可无缝实现升压和降压，能向负载提供低纹波的大功率恒流源，作为ＤＣ／ＤＣ直流电源适配器，可以不使用电解电容，有效提升可靠性，寿命五万小时以上，有超过０．９以上的电功效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源中有关Z源及CUK技术的多相组合，特别涉及一种把 直流DC(电压源V1N)，经多相Z源受控于多相电力电子开关的"接通(0N)断开 (OFF)"时段之比(占空比D)，实现无缝升压或降压的调控，转变为多相电流 源(,VmH.)的集合，向负载R0提供所需电压U0直流电流源(io=+ + ) 的软开关方法。
技术介绍
开关电源常用于适配器，例如手提电脑的电源适配器；LED灯的电源适配 器等。对电源适配器的要求，除外观要求薄、轻、短、小之外，尤其要求功率 因数超过0.90，电功效率超过0.90， EMC达标且有较大富裕度之外，可靠性和 稳定性尤为重要。用传统电力电子学方法实施有困难。传统主动软开关CUK拓扑，实施时发现输出功率不够大，效率不够高；虽 可用多相CUK拓扑，有效提升功率，但效率仍不够高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，结合z源技术，采用多相z源与多相Oik相结合，解决传统主动软开关CUK拓扑输出功率不够大，效率不够高问 题。本专利技术通过以下技术方案解决上述问题，用隔离二级管D1N把电源U1N与多相Z源隔离，稳恒电3源U1N或动态电源w，经磁集成多相电感分别接到各相电力电子开关。所述磁集成多相电感Lza、 Lzb、 Lzc、 Lzo之间解耦无互感耦合。 所述各相电力电子开关过零时刻不相同，输出端复合波形不过零，实现低 纹波。用隔离二级管D1N把电源U1N与Z源隔离，只允许电源U1N经D1N向Z源 供电，而避免M，反向过充造成U1N损坏。 本专利技术的突出效果在于1、 提供DC电压源——DC电流源的方法，具备传统第一级B00St升压APFC 和第二级BUCK降压电流源的功能，且可实现对升压——降压无缝调压，以及转 化为纹波很小的可控电压适当的大功率电流源供负载。2、 如需要适应交流负载，只须接续DC——AC逆变便能实现。附图说明图1是本专利技术所述软开关方法应用于三相Z源Cuk软开关拓扑的示意图。具体实施例方式以下是结合附图对本专利技术的技术方案进一步详细说明为便于说明，从图1中抽出其中单相Z源——单相Cuk软开关作一个单元 电路来予以阐述，其他各相可以类推。当电力电子开关Vsa导通(N0)时，电流/a方向顺序如下(+UIN) —DIN—Lza—Vsa— (COUT并联LED) —Lzo—(-UIN)，流过电流/a 。 电压源(UIN)被Z源转化为电流源(&)向负载供电。由于经过串有电感Lza和电感Lzo，因电感电流不能突变，所以Vsa是"零 电流导通ZCS (N0)"。当电力电子开关Vsa断开(OFF)时，由于电容CZV串二级管DV与Vsa并联，电容电压不能突变，所以Vsa (OFF)是"零电压断开ZVS (0FF)"，由于电 容CZV的电容量不太大，电容充电流很快Vsa导通时泄放完毕。由于电感电流 滞后，电容电流超前的原理，已充电贮能的电容CZV先行放电，电容CZV放电电流/czv方向顺序如下(+UCZV)—Vsa(oN)— (C0UT并联LED) —Lzo—DF— (-UCZV)，把电能回馈 到负载(COUT并联LED)。可见hv这时与上述Vsa导通(ON)的主开关电流/"方向相同。 下面进一步分析Z源的作用当Lza已经有电流/"达到峰值/"max时，Vsa突然从导通(ON)转变为断开 (0FF)，由于电流连续性原理，//加等于G。和^两个电容充电流之和，即于是，电感Lza在Vsa(ON)贮存的磁能亂=^。/加，转化为两个电容的能量。^cz。=丄7_/ .纖下面进一步分析就看到，当Vsa (ON)导通时，除了前面说的CZV放电之 外，还有Cza也放电，放电电流ha方向顺序如下(+UCZa)—Vsa(oN)— (COUT并联LED) —Lzo—DF (-UCZV). 可见，Vsa (0N)主开关电流&实际包含三个电流分量 = z7za + /cza + z'czv当Vsa(0FF)，且/c加充电电流为零，并假设其他各相开关均也处于(OFF) 死区时，由于电感电流连续性原理，//z"向Cza充电，同时，,7zo向czo充电。 由图1可见，如果没有隔离二级管D1N，则^，可能向电源UIN反向充电，5有可能损坏电池U頂，所以必须用隔离二级管D1N，把电源U1N与Z源隔离，只 允许电源U1N经DIN向Z源供电，而避免w③反向过充造成U1N损坏。于是，可以看作仏，，是隔离二级管D1N导通之前的"动态电源^③"，也 可以理解为，M③作为动态电源，同时供电给每一相的z电感。应该注意到无论稳恒电源U1N，还是动态电源a，，都必须经电感，才能 够接到各相主开关Vsa以及Vsb、 Vsc……，这就区别于传统电容或电压源直接 并联供电给电力电子开关。而是以电流源方式供给负载，这"电压源供电"与 "电流供电"仅一字这差，可是电特性相差很大，尤其是气体放电灯，无论低 气压荧光灯，紧凑节能灯，高气压放电灯(HID灯)，都特别适应"电流供电"， 而不是电压源供电，这就是电子镇流器的来由。LED灯也特别需要可控稳恒的 电流供电，本专利技术就是为了大功率的无电解电容的LED电源适配器而研发的。 对于给手提电脑电池充电，给手机电池充电等均十分适用"可控电压的直流稳 恒电流"来给负载充电。以LED为例，其光衰寿命数万小时，但是，如果为LED匹配的开关电源； 不得不用电解电容滤波的话，根据"木桶理论"，注意到电解电容的不可靠性， 成为整个开关电源产品可靠性的"短板"！于是，用多相电流减少纹波等效于"稳 形电容滤波效果"，并又由于多相电流的倍频作用，只须用较小的电容量就能实 现滤波效果。于是，不用电解电容的LED "可控电压恒流源"就可以做出来了。本专利技术中多相z源多个电感，见图l中Lza、 Lzb、 Lzc、 Lz0，借助于磁集 成技术，才可以适应薄、轻、短、小、有低成本的高性价比竞争能力。本专利技术可以使当代有电解电容DC——DC或DC——AC开关电源产品升级， 主动的软开关ZVZCS，可控电压恒的流源，磁集成多相z源电感等，适应高可 靠性、高一致性产品批量生产，将可取得电源谐波小的生态环保效益。权利要求1、，其特征在于，用隔离二级管D1N把电源U1N与多相Z源隔离，稳恒电源U1N或动态电源uCZO经磁集成多相电感分别接到各相电力电子开关。2、 根据权利要求1所述的软开关方法，其特征在于，所述磁集成多相电感 之间解耦无互感耦合。3、 根据权利要求1所述的软开关方法，其特征在于，所述各相电力电子开 关过零时刻不相同，输出端复合波形不过零，实现低纹波。全文摘要，用隔离二级管D1N把电源U1N与多相Z源隔离，稳恒电源U1N或动态电源u_CZO经磁集成多相电感分别接到各相电力电子开关。磁集成多相电感Lza、Lzb、Lzc、Lzo之间解耦无互感耦合。采用本专利技术可无缝实现升压和降压，能向负载提供低纹波的大功率恒流源，作为DC/DC直流电源适配器，可以不使用电解电容，有效提升可靠性，寿命五万小时以上，有超过0.9以上的电功效率。文档编号H02M3/00GK101488705SQ20091011387公开日2009年7月22日 申请日期2009年2月18日 优先权日2009年2月18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种软开关方法，其特征在于，用隔离二级管Ｄ１Ｎ把电源Ｕ１Ｎ与多相Ｚ源隔离，稳恒电源Ｕ１Ｎ或动态电源ｕ↓［ＣＺＯ］经磁集成多相电感分别接到各相电力电子开关。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：申莉萌，王希天，
申请(专利权)人：南宁常萌电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]