[实用新型]新型软开关零纹波双向DC/DC非隔离变换器

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及一种新型软开关零纹波双向DC/DC非隔离变换器，是一种直流开关电源技术，属于电力电子技术领域。

二、背景技术

目前，能量双向流动的直流/直流(DC/DC)非隔离变换器，被广泛应用于各种电源及驱动产品中，其主电路拓扑如图1所示。当Buck或Boost型电源用于输出电压低、电流大的场合，希望用一个MOSFET管来代替肖特基二板管进行同步整流，则其主电路拓扑统一成图1形式；在蓄电池供电的直流电机驱动中，也往往需要图1形式的主电路拓扑结构。

实现图1电路零电压软开关(ZVS)的一种方法是，减小电感L使其电流反向。但这将使得输出电流、电压纹波增大，若减小电压纹波，则需要很大的输出滤波电容，会大大增加成本和体积。为此，提出了多种解决输出电压纹波的方案，其中文献(陈世杰，顾亦磊，吕征宇，钱照明.适用于Buck电路的一种改进型软开关实现方法[J]、电力电子技术，2004，38(4)：8～10)，作为国家自然科学基金项目(50237030ZD)，提出的主电路拓扑及主要波形如图2所示。它通过附加一个小电感L_r和电容C_r实现ZVS，但其输出电压的纹波仍由LC滤波器决定，滤波电感和电容没有减小；并且输入电流纹波很大(与图1相比没有任何改善)。

本实用新型的目的是，克服上述现有技术的不足，提供一种新型软开关零纹波双向DC/DC非隔离变换器，它利用同一磁芯集成两个零纹波耦合的小电感，不但实现了两个MOSFET管的ZVS软开关，而且输出电流电压纹波极大减小(理论上可以为零)，同时还减小了电感体积以及输入电流纹波。

三、发明内容

根据上述原理，本实用新型是这样实现的：一种新型软开关零纹波双向DC/DC非隔离变换器，其主电路拓扑由两个MOSFET开关管(VQ₁、VQ₂)、零纹波耦合电感(L、L_r)、滤波电容(C、C_r)缓冲电容(C_s)构成，如图3所示。零纹波耦合电感(L、L_r)集成在同一磁芯上，耦合系数 k ≈ L r / L . ]]>

该变换器各元器件的连接关系是：开关管VQ₁的漏极连接电源V_s的正极，VQ₁的源极连接开关管VQ₂的漏极，VQ₂的源极连接电源V_s的负极；零纹波耦合电感L和L_r的一对同名端相连，并且连接VQ₁的源极、VQ₂的漏极；L的另一端接滤波电容C的正极，并且作为输出端口的正极，C的负极连接电源V_s的负极，并且作为输出端口的负极[负载即接在极之间]；零纹波耦合电感L_r的另一端接滤波电容C_r的一端，C_r的另一端接电源V_s的正极；缓冲电容C_s的一端接VQ₂的漏板，C_s的另一端接VQ₂的源极(或VQ₁的漏极)。

1、该变换器的零纹波耦合原理