直流-直流转换器及其驱动方法技术

本发明专利技术公开了一种直流-直流转换器及其驱动方法，该直流-直流转换器包括电能转换电路，用于将一直流输入电压转换为一直流输出电压；以及主动箝位电路，用于柔性切换该电能转换电路的第一主动开关元件及用于回收该电能转换电路的主变压器漏感能量。据此，本发明专利技术提供一种能够降低开关元件的切换损耗，并有效地回收漏感能量的直流-直流转换器，能有效提高转换器的转换效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，该直流-直流转换器包括电能转换电路，用于将一直流输入电压转换为一直流输出电压；以及主动箝位电路，用于柔性切换该电能转换电路的第一主动开关元件及用于回收该电能转换电路的主变压器漏感能量。据此，本专利技术提供一种能够降低开关元件的切换损耗，并有效地回收漏感能量的直流-直流转换器，能有效提高转换器的转换效率。【专利说明】
本专利技术涉及一种直流-直流转换器，尤其涉及一种具有主动箝位电路的直流-直流转换器。
技术介绍
随着地球上的不可再生能源日益短缺，发展例如太阳能发电系统的可再生的绿色能源刻不容缓，其中，对电能的有效利用更是推动太阳能发电进步的重要关键。隔离式直流-直流转换器因具有升降压调节、电器隔离且可靠度高等特性，广泛地应用于太阳能发电系统等中、低功率转换的场合。传统功率转换器的功率开关在切换时，使用硬性切换(HardSwitching)，由于变压器的漏电感及线路杂散电容的影响，硬性切换易产生交换损失、噪声、及开关应力等问题。以金氧半场效晶体管(MOSFET)而言，若使用硬性切换方式，在开关元件截止时，漏极-源极(Drain-Source)两端电压会快速窜升而产生一个电压突波，而使该MOFET承受超过正常输入的电压，增加开关元件的电压应力，而在开关元件导通时，开关元件受到MOSFET本身旁路电容影响，因此瞬间导通时会产生比正常电流大的电流突波，而增加功率元件的电流应力。为了改善硬性切换所带来的问题，发展出利用箝位电路以降低功率开关的电压和电流应力，然而，传统箝位电路的三种实现方式中，RCD箝位电路的回收能量均被其电阻器所吸收，因而降低整体电路的效率；LCD箝位电路虽可达成零电压的柔性切换且具有能量回收效果，然设计上须考虑电感器与电容器的谐振时机，因此不易实现，且在高频、大电流的环境下，其谐振电流将造成电路极高的导通损失；主动箝位电路由主动开关元件与电容器所组成，其设计较为简单，并能达成开关元件的零电压切换、漏感能量回收及抑制开关突波等作用，然而其主动开关元件于每一个切换周期均与转换电路中的主动开关元件互补导通，致使该主动箝位电路的主动开关元件具有较高的切换损失且回收能量的效果不佳，对于中、低容量的转换器，其转换效率无法有效提升。因此，如何提供一种能够柔性切换且能降低主动箝位电路中主动开关元件的切换损失，并进一步提升能量回收效率的直流-直流转换器，遂成为目前本领域技术人员亟待解决的课题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种，能够降低开关元件的切换损耗，并有效地回收漏感能量的直流-直流转换器，能有效提高转换器的转换效率。本专利技术的直流-直流转换器，包括:电能转换电路，用于将一直流输入电压转换为一直流输出电压；以及主动箝位电路，用于柔性切换该第一主动开关元件及回收该电能转换电路的主变压器漏感能量，其中，该电能转换电路包括:主变压器，其具有一次侧绕组与二次侧绕组；及第一主动开关元件，其具有第一源极端点与第一漏极端点，且该第一漏极端点电性连接至该主变压器的一次侧绕组，该主动箝位电路包括:第二被动开关元件，其具有阳极端点与阴极端点，其中，该阳极端点电性连接至该第一主动开关元件的第一漏极端点及该主变压器的一次侧绕组；辅助变压器，其具有一次侧绕组与二次侧绕组，其中，该辅助变压器的一次侧绕组与该第二被动开关元件的阴极端点电性连接；第三被动开关元件，其串联于辅助变压器的二次侧绕组；箝位电容器，其一端点与该辅助变压器的一次侧绕组及该第二被动开关元件的阴极端点电性连接，另一端点与该主变压器的一次侧绕组电性连接；及第二主动开关元件，其具有第二源极端点与第二漏极端点，其中，该第二源极端点与该主变压器的一次侧绕组及该箝位电容器电性连接，该第二漏极端点与该辅助变压器的一次侧绕组电性连接。本专利技术还提供一种直流-直流转换器，包括:电能转换电路，用于将一直流输入电压转换为一直流输出电压；以及主动箝位电路，用于于该第一主动开关元件导通时进行柔性切换及回收该电能转换电路的主变压器漏感能量，其中，该电能转换电路包括:主变压器，其具有一次侧绕组、二次侧绕组及三次侧绕组；及第一主动开关元件，其具有第一源极端点与第一漏极端点，且该第一漏极端点电性连接至该主变压器的一次侧绕组，该主动箝位电路包括:第二被动开关元件，其具有阳极端点与阴极端点，其中，该阳极端点电性连接至该第一主动开关元件的第一漏极端点及该主变压器的一次侧绕组，且该阴极端点电性连接至该主变压器的三次侧绕组；箝位电容器，其一端点与该主变压器的三次侧绕组及该第二被动开关元件的阴极端点电性连接，另一端点与该主变压器的一次侧绕组电性连接；及第二主动开关元件，其具有第二源极端点与第二漏极端点，其中，该第二源极端点与该主变压器的一次侧绕组及该箝位电容器电性连接，该第二漏极端点与该主变压器的三次侧绕组电性连接。本专利技术又提供一种上述的直流-直流转换器的驱动方法，包括:于该电能转换电路运作期间，检测该箝位电容器与该第二开关元件的阴极端点的交接点与接地点之间的电压差，当该电压差高于预先设定的限定值时，进行第二主动开关的PWM切换，将该箝位电容能量通过该辅助变压器进行能量回收，并将箝位电容能量对应地传送至辅助变压器二次侧绕组。本专利技术再提供一种上述的直流-直流转换器的驱动方法，包括:于该电能转换电路运作期间，检测该箝位电容器与该第二开关元件的阴极端点的交接点与接地点之间的电压差，当该电压差高于预先设定的限定值时，进行第二主动开关的PWM切换，将该箝位电容能量通过该主变压器的三次侧绕组进行能量回收，并将箝位电容能量对应地传送至主变压器二次侧绕组。相较于现有技术，本专利技术的直流-直流转换器，借由主动箝位电路配合柔性切换的驱动方法，降低开关元件的切换损耗，使转换器在高频切换模式下有效提升其功率密度并缩小磁性元件的体积，并有效地回收漏感能量，因此，能有效地提高转换效率。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的直流-直流转换器的一实施例的架构示意图；图2为本专利技术的直流-直流转换器的另一实施例的架构示意图；图3A为本专利技术的直流-直流转换器的驱动方法的流程图；以及图3B为本专利技术的直流-直流转换器的波形图。主要元件符号说明1,2直流-直流转换器10电能转换电路11主动箝位电路13低频直流转交流电路Ca箝位电容器Caa，Cab端点C0滤波电容器Coa, Cob端点D1第一被动开关元件D2第二被动开关元件D2a阳极端点D2b阴极端点D3第三被动开关元件Isl一次侧电流S1第一主动开关元件Sla第一源极端点Slb第一漏极端点S2第二主动开关元件S2a第二源极端点S2b第二漏极端点S31 ~S35 步骤T1主变压器Tla三次侧绕组Tlp一次侧绕组Tls二次侧绕组T2辅助变压器T2p一次侧绕组T2s二次侧绕组Vca电压差Vgs1脉冲频率调变信号Vsa脉宽调变信号【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。图1为本专利技术的直流-直流转换器的一实施例的架构示意图。如图所示，本专利技术的直流-直流转换器I主要包括电能转换电路10以及主动箝位电路11。该电能转换电路10用于将一直流输入电压转换为一直流输出电压，该电能转换电路10包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流‑直流转换器，包括：电能转换电路，用于将一直流输入电压转换为一直流输出电压，包括：主变压器，其具有一次侧绕组与二次侧绕组；及第一主动开关元件，其具有第一源极端点与第一漏极端点，且该第一漏极端点电性连接至该主变压器的一次侧绕组；以及主动箝位电路，用于柔性切换该第一主动开关元件及回收该电能转换电路的主变压器漏感能量，包括：第二被动开关元件，其具有阳极端点与阴极端点，其中，该阳极端点电性连接至该第一主动开关元件的第一漏极端点及该主变压器的一次侧绕组；辅助变压器，其具有一次侧绕组与二次侧绕组，其中，该辅助变压器的一次侧绕组与该第二被动开关元件的阴极端点电性连接；第三被动开关元件，其串联于该辅助变压器的二次侧绕组；箝位电容器，其一端点与该辅助变压器的一次侧绕组及该第二被动开关元件的阴极端点电性连接，另一端点与该主变压器的一次侧绕组电性连接；及第二主动开关元件，其具有第二源极端点与第二漏极端点，其中，该第二源极端点与该主变压器的一次侧绕组及该箝位电容器电性连接，该第二漏极端点与该辅助变压器的一次侧绕组电性连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈柏力，林保全，游明弘，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：台湾;71