[发明专利]一种低纹波双向软开关DC-DC电路有效

专利信息
申请号: 201210582628.8 申请日: 2012-12-28
公开(公告)号: CN103036430A 公开(公告)日: 2013-04-10
发明(设计)人: 单文锋;王骞;张东来 申请(专利权)人: 深圳市航天新源科技有限公司
主分类号: H02M3/10 分类号: H02M3/10
代理公司: 深圳市科吉华烽知识产权事务所(普通合伙) 44248 代理人: 韩英杰;许建
地址: 518000 广东省深圳市南山区科*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 低纹波 双向 开关 dc 电路
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种双向DC-DC电路,尤其涉及一种低纹波双向软开关DC-DC电路。

背景技术

在UPS电源(不间断电源)、电动车、航空电源等领域,双向DC-DC电源的应用越来越广泛,具有成本低、重量轻等优势。

目前的双向DC-DC电路效率普遍较低,若要提高电源效率,软开关是其中一个重要环节。常见的软开关主要有谐振式、移项全桥式、有源箝位式等类型。

谐振型软开关双向DC-DC电路利用谐振电感和谐振电容创造软开关条件。缺点是软开关范围较窄,对器件的参数敏感;开关管电压电流应力较大,导通损耗较高;体积较大。

缓冲型软开关双向DC-DC电路利用缓冲电路实现软开关,分有源缓冲型和无源缓冲型。缺点是缓冲辅助网络元件多,控制复杂,工作条件发生变化是,软开关条件不够理想。

移项全桥型软开关双向DC-DC电路拓扑复杂,开关管较多,成本较高。

有源箝位型软开关双向DC-DC电路通过有源箝位电路实现软开关。缺点是控制复杂,有源开关管为硬开关。综上所述,现有双向软开关DC-DC电路存在的缺点是:效率较低,电路拓扑复杂,成本较高,控制复杂,较难全范围实现软开关。

 

发明内容

本发明解决的技术问题是:构建一种低纹波双向软开关DC-DC电路,能够在实现能量的双向变换的同时降低输入电流纹波,并能实现其中一个主开关管的软开关,具有低波纹、高效率的特点,克服现有技术效率较低,电路拓扑复杂,成本较高,控制复杂的技术问题。

本发明的技术方案是:构建一种低纹波双向软开关DC-DC电路,包括主开关管Q1、主开关管Q3、耦合电感L1、耦合电感L2、箝位电容C2、输入滤波电容C1、输出滤波电容C3,所述输入滤波电容C1一端连接主开关管Q1的集电极和所述主开关管Q3的发射极,所述主开关管Q3的另一端接所述耦合电感L2的一端和所述箝位电容C2的一端,所述主开关管Q1的发射极连接所述箝位电容C2的另一端和所述耦合电感L1的一端,所述耦合电感L2的另一端连接所述输出滤波电容C3的一端,所述输入滤波电容C1的另一端、输出滤波电容C3的另一端及所述耦合电感L1连接并接地,还包括产生与输入电流变化趋势相反电流的纹波抵消单元、控制所述主开关管Q1的零电压和零电压关断的软开关单元,所述纹波抵消单元与所述输入滤波电容C1并联,所述软开关单元控制所述主开关管Q1的零电压和零电压关断,所述软开关单元与所述主开关管Q3和所述主开关管Q1并联。

本发明的进一步技术方案是:所述软开关单元包括辅助开关管Q2、电感L3、二极管D1、二极管D2、电容C4,所述主开关管Q1的集电极与所述电感L3的一端、电容C4的一端以及所述主开关管Q3的发射极连接,所述主开关管Q1的发射极与所述辅助开关管Q2的发射极及电感L1的一端连接,所述电感L3的另一端连接所述辅助开关管Q2的集电极及二极管D1的正极,所述二极管D1的负极接所述电容C4的另一端及二极管D2的正极,所述二极管D2的正极接所述主开关管Q3的集电极和所述耦合电感L2。

本发明的进一步技术方案是:通过控制所述辅助开关管Q2的时序来控制所述主开关管Q1的零电压和零电压关断。

本发明的进一步技术方案是:所述纹波抵消单元包括耦合电感L4、耦合电感L5、电容C5、电容C6和电阻R1,所述耦合电感L4的一端接地,所述耦合电感L4的另一端接电容C5,所述电容C6和所述电阻R1并联后与所述电容C5和所述耦合电感L5串联。 

本发明的技术效果是:本发明构建一种低纹波双向软开关DC-DC电路,包括产生与输入电流变化趋势相反电流的纹波抵消单元、控制所述主开关管Q1的零电压和零电压关断的软开关单元,所述纹波抵消单元与所述输入滤波电容C1并联,所述软开关单元控制所述主开关管Q1的零电压和零电压关断,所述软开关单元与所述主开关管Q3和所述主开关管Q1并联。本发明的一种低纹波双向软开关DC-DC电路,通过所述纹波抵消单元产生一个和原输入电流变化趋势相反的电流,两者纹波电流互相抵消,大大降低输入电流纹波;软开关单元原理图如图2所示,采用有源软开关技术,通过控制Q2的时序,实现Q1的零电压和零电压关断,而Q2可以实现零电流开通和零电压关断。本发明的一种低纹波双向软开关DC-DC电路具有低波纹、高效率的特点。

 

附图说明

图1为本发明中的总体方案结构图。

图2为本发明中技术实现原理图。

图3为主开关管Q1的开关仿真波形图。

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