[发明专利]扩展周期准谐振三电平软开关升压型变换器

说明书

技术领域

本发明涉及直流-直流变换器，具体说是扩展周期准谐振三电平软开关升压型变换器。

背景技术

常规的三电平直流-直流变换器，包括两个功率开关管，两个输出二极管，两个滤波电感，两个输出电容，第一滤波电感的一端与第一功率开关管的漏极及第一输出二极管的阳极相连，第一滤波电感的另一端与输入的正端相连，第一输出二极管的阴极与第一输出电容的一端相连，第二滤波电感的一端与第二功率开关管的源极及第二输出二极管的阴极相连，第二滤波电感的另一端与输入的副端相连，第二输出二极管的阳极与第二输出电容的一端相连，第一功率开关管的源极与第二功率开关管的漏极和第一输出电容的另一端及第二输出电容的另一端相连。这种三电平直流-直流变换器为硬开关工作，开关损耗大，效率较低。近年来，相继研究了一些软开关电路，一种是通过附加有源功率开关和无源电感、电容等器件实现功率开关管的软开关，一般需要两套有源辅助开关管及相应的辅助驱动电路，电路复杂，降低了电路可靠性；另一种是通过附加二极管和无源电感、电容等器件实现功率开关管的软开关，一般需要较多的二极管、电感和电容等无源元件，且会增加功率开关管的电压或电流应力。

发明内容

本发明的目的是提供辅助功率开关管数量少，结构简单，成本低，且能实现功率器件软开关动作的扩展周期准谐振三电平软开关升压型变换器。

本发明的技术解决方案是，扩展周期准谐振三电平软开关升压型变换器，包括两个主功率开关管，两个输出二极管，一个辅助开关管，两个辅助二极管，两个滤波电感，两个输出电容，两个谐振电感和两个谐振电容，第一滤波电感的一端与第一谐振电感的一端和第一谐振电容的一端及第一输出二极管的阳极相连，第一滤波电感的另一端与电源的正端相连，第一谐振电感的另一端与第一主功率开关管的漏极相连，第一谐振电容的另一端与辅助开关管的漏极及第一辅助二极管的阴极相连，第一输出二极管的阴极与第一输出电容的一端相连，第二滤波电感的一端与第二谐振电感的一端和第二谐振电容的一端及第二输出二极管的阴极相连，第二滤波电感的另一端与电源的负端相连，第二谐振电感的另一端与第二主功率开关管的源极相连，第二谐振电容的另一端与辅助开关管的源极及第二辅助二极管的阳极相连，第二输出二极管的阳极与第二输出电容的一端相连，第一主功率开关管的源极与第二功率开关管的漏极及第一辅助二极管的阳极、第二辅助二极管的阴极、第一输出电容的另一端、第二输出电容的另一端相连。

工作时，利用两个谐振电感实现了两个主功率开关管和辅助开关管的零电流开通和抑制了两个输出二极管的反向恢复电流；两个主功率开关管关断时，两个谐振电感的能量转移到两个谐振电容上，实现了两个主功率开关管的零电压关断；辅助开关管和两个辅助二极管为谐振回路提供通路；同时，辅助开关管也实现了零电压关断。

本发明的扩展周期准谐振三电平软开关升压型变换器，利用两个谐振电感串联在两个主功率开关管的电流回路上，实现了两个主功率开关管和辅助开关管的零电流开通；当两个输出二极管关断时，两个谐振电感限制了两个输出二极管的关断电流下降速率，有效的抑制了两个输出二极管的反向恢复电流；在两个主功率开关管关断前，利用第一谐振电感与第一谐振电容的谐振关系或第二谐振电感与第二谐振电容的谐振关系，分别把两个谐振电感的能量转移到两个谐振电容上，实现了两个主功率开关管的零电压关断；由辅助开关管和第一辅助二极管组成的电路为第一谐振电感和第一谐振电容组成的谐振电路提供谐振回路，由辅助开关管和第二辅助二极管组成的电路为第二谐振电感和第二谐振电容组成的谐振电路提供谐振回路，简化了电路结构。同时，由于谐振关系，辅助开关管也实现了零电压关断，提高了变换器的效率。

本发明附加元件少，结构简单，电路中无能量损耗元件，可提高变换器的效率。

附图说明

图1是扩展周期准谐振三电平软开关升压型变换器电路图。

具体实施方式