[发明专利]一种耦合电感式交错并联Boost软开关电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种软开关电路，尤其是涉及大功率非隔离DC/DC应用场合的耦合电感式交错并联Boost软开关电路。

背景技术

在航空航天、电动汽车、光伏发电等诸多领域中，大功率DC/DC变换器是必不可少的部件。如何有效地选取和调节其参数，提升功率密度，提高转换效率，改善电磁干扰(EMI)情况，不仅关系到变换器本身的正常工作，而且也关系到系统整体性能的优化、能源利用效率的提高以及控制部分的稳定可靠运行。

提高开关频率是提升DC/DC变换器功率密度的重要手段。但是由于功率器件的非理想特性，开关频率越高，工作在硬开关状态下的功率器件开关损耗也越大，从而导致变换器效率下降。而且，较大的电压与电流变化率会给电路带来严重的EMI影响。

针对高频化带来的一系列问题，软开关技术是重要的解决方法。它可以通过改善功率器件电流电压波形，有效降低开关损耗，提高高频工作下变换器效率；还可以降低开关应力，减小EMI影响。但是为实现软开关效果而额外添加的辅助网络往往会造成变换器整体体积的增加，从而影响软开关变换器在对空间要求严苛的高功率密度场合的应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够降低开关损耗同时不影响功率密度的耦合电感式交错并联Boost软开关电路。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种耦合电感式交错并联Boost软开关电路，该电路包括升压电感，该升压电感采用两个相互耦合的电感替代了传统交错并联Boost拓扑中的普通升压电感。

该软开关电路具体包括第一升压电感、第二升压电感，第一续流二极管、第二续流二极管，第一功率开关管、第二功率开关管，第一辅助二极管、第二辅助二极管，第一辅助电容、第二辅助电容。其中第一辅助二极管、第二辅助二极管分别并联于两个功率开关管两端；第一辅助电容、第二辅助电容分别并联于两个功率开关管两端；输入直流电源一端接第一升压电感和第二升压电感，另一端接第一功率开关管、第二功率开关管的源极；第一续流二极管、第二续流二极管的共阴极接到滤波电容一端，第一功率开关管、第二功率开关管的源极接到滤波电容另一端；负载并接于滤波电容两端。

第一与第二升压电感紧密耦合且绕向相同。当电路占空比大于0.5时，利用耦合电感的漏感与第一或第二辅助电容的谐振，在功率开关管开通前将第一或第二辅助电容完全放电，从而实现功率开关管的零电压开通；当电路占空比小于0.5时，利用耦合电感漏感上电流不能突变的特性，实现功率开关管的零电流开通。

第一辅助二极管、第二辅助二极管可以是所述第一功率开关管、第二功率开关管的体二极管。

第一辅助电容、第二辅助电容可以是所述第一功率开关管、第二功率开关管的输出电容。

第一续流二极管和第二续流二极管是Si快恢复二极管、Si肖特基二极管、或者SiC肖特基二极管。

与现有技术相比，本发明合理设计耦合系数，利用耦合电感漏感实现传统交错并联Boost拓扑的软开通工作，较之硬开关电路减小了开关损耗，提高了电路转换效率；较之添加辅助电感的软开关电路，减少了额外器件，最大程度上避免了变换器整体体积的增加与功率密度的降低，在大功率等级高功率密度应用场合具有较大应用价值。

附图说明

附图1是本发明的电路原理图；

附图2是本发明的等效电路原理图；

附图3是本发明在半个工作周期内的五种工作模态(占空比小于0^.5)；

附图4是本发明在半个工作周期内的五种工作模态(占空比大于0^.5)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例