[发明专利]零电流软开关变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子电路拓扑设计领域，具体涉及一种零电流软开关变换器。

背景技术

零电流开关(ZCS)是指流过开关器件电流为零时关断该器件、器件串联电感的电流为零时开通该器件；零电压开关(ZVS)是指开关器件承受电压为零时开通该器件、器件并联电容的电压为零时关断该器件；

目前，现有的ZCS变换器和ZVS变换器在软开关工作时，谐振电容电压大小不随负载电流改变，因而软开关的谐振电流幅值几乎不会随着负载电流的变化而变化。

这使得现有的ZCS和ZVS软开关变换器工作在轻载或空载时，软开关的谐振电流幅值依然维持在设计值，这表明，软开关变换器轻载工作时实际开关损耗几乎与满载时相当，不会随着负载电流减小而降低。这使得软开关变换器轻载工作时工作效率往往比硬开关变换器还低。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种零电流软开关变换器，克服现有各种ZCS和ZVS变换器软开关工作时谐振电流不随负载电流单调变化的不足，解决谐振电流幅值自动跟随负载电流变化的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种零电流软开关变换器，包括有开关管S、功率二极管D、电流源电感L和电压源的基本电路，还包括软开关辅助单元；

所述软开关辅助单元包含谐振电感L_r、谐振电容C_r和辅助开关管S_A；

其中，所述开关管S和所述辅助开关管S_A为携带反并联二极管或具有反并联二极管特性的可关断功率开关器件；

所述谐振电感L_r的一端点a连接到所述开关管S和所述功率二极管D的连接点上，或连接到两个所述开关管S串联构成的桥臂中点上；所述谐振电感L_r的另一端点b连接到所述电流源电感L上；所述谐振电容C_r与所述辅助开关管S_A构成串联支路，所述串联支路的一端与所述谐振电感L_r端点b连接，所述串联支路的另一端点c连接到开关管S和功率二极管D两端或所述桥臂两端电压源的负极点N上、或正极点P上、或正负极点之间的分压点M上。

优选的，所述软开关辅助单元上的所述谐振电容C_r和所述辅助开关管S_A构成的串联支路，由所述谐振电容C_r的一端连接所述谐振电感L_r的端点b上，由所述谐振电容C_r的另一端连接到所述辅助开关管S_A一端上，所述辅助开关管S_A的另一端作为c端点；或者由所述辅助开关管S_A的一端连接所述谐振电感L_r的端点b，由所述辅助开关管S_A的另一端连接到所述谐振电容C_r一端上，所述谐振电容C_r的另一端作为c端点；所述开关管S和辅助开关管S_A为IGBT管或MOSFET管。

优选的，所述软开关辅助单元的谐振电感L_r与所述基本电路的电流源电感L可以相互耦合。

优选的，所述基本电路为Buck变换器，包括电流源电感L和输入电压源V_in，

所述谐振电感L_r的一端a连接到所述开关管S和所述功率二极管D的连接点上，所述谐振电感L_r的另一端点b连接到所述电流源电感L上；所述谐振电容C_r与所述辅助开关管S_A构成串联支路，所述串联支路的一端与所述谐振电感L_r端点b连接，所述串联支路的另一端点c连接到电压源V_in的负极点N上、或正极点P上、或正负极点之间的分压点M上。

优选的，所述基本电路为Boost变换器，包括电流源电感L和输出电压源V_o，