[发明专利]电流源输入型谐振软开关DC/DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电子电能变换电路，尤其涉及一种隔离型软开关谐振DC/DC电路。

背景技术

谐振型DC/DC变流器以其低开关损耗、高开关频率在中高压直流变换应用场合受到广泛应用。其中，谐振型的DC/DC采用固定频率和占空比的输出不调整的控制方式时，开关频率可以在MHz以上，同时效率能够达到97%以上，如图1所示，这是一般的PWM变流器所不具有的优势。采用固定占空比和频率的控制方式，使串联谐振电路工作在谐振点，此时开关管的驱动逻辑简单，磁性元件易于优化，元器件利用率高，环流最小，从而获得最高效率。

但是，由于串联谐振电路中的谐振电容必须在交流回路中，其等效电路如图2所示，因此变压器必须工作在双端励磁方式，且采用双端整流结构，才能够满足电容的安秒平衡，这限制了这一拓扑的应用场合，尤其是在小功率场合的应用，对成本很敏感，开关管数量越少越好，因此，半桥结构显然不合适小功率应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种能够满足各种功率等级应用场合的电流源输入型谐振软开关DC/DC变换器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

提供一种电流源输入型谐振软开关DC/DC变换器，包括输入电压源、变压器、输入电感、谐振电容和谐振电感；所述变压器的副边整流结构为双端整流结构或单端整流结构，所述谐振电感与原边绕组串联在同一条支路中；所述谐振电容位于变压器输入端的直流侧，且输入电感设于谐振电容与输入电压源之间作为电流源，利用谐振电容与谐振电感的谐振以实现零电流软开关。

本发明中，所述变压器输入端的直流侧具有如下结构中的任意一种：

（1）输入电压源的正端接到输入电感的一端，两个谐振电容串联后跨接至输入电压源的负端和输入电感的另一端；两个谐振电容之间的中点经谐振电感连接到变压器原边绕组的非同名端，原边绕组的同名端接到两个开关管构成的桥臂的中点；两个开关管构成的桥臂与两个谐振电容串联后的两端并联；

（2）输入电压源的正端接到输入电感的一端；谐振电容跨接至输入电压源的负端和输入电感的另一端；分别由两个开关管组成的两个桥臂均与谐振电容并联，变压器原边绕组的同名端接到一个桥臂的中点，变压器原边绕组的非同名端经谐振电感接到另一个桥臂的中点；

（3）输入电压源的正端接到输入电感的一端；谐振电容跨接至输入电压源的负端和输入电感的另一端；变压器原边有两个绕组，第一绕组的同名端与第二绕组的非同名端相连接，且同时连接到输入电感与谐振电容的连接处；第一绕组的非同名端经谐振电感接到第一开关管的一端，第二绕组的同名端经谐振电感接到第二开关管的一端，两个开关管的另一端均接到输入电压源的负端；

（4）输入电压源的正端接到输入电感的一端；第一谐振电容跨接至输入电压源的负端和输入电感的另一端；变压器原边有两个绕组，第一绕组的同名端与第二开关管的一端相连接，且同时连接到输入电感与谐振电容连接处；第一绕组的非同名端经谐振电感接到第一开关管的一端，第二绕组的非同名端接到第二开关管的另一端；第一开关管的另一端、原边第二绕组的同名端经谐振电感接到输入电压源的负端；第二谐振电容一端接到第二绕组的非同名端，另一端接到第一绕组的非同名端；

（5）输入电压源的正端接到输入电感的一端；谐振电容跨接至输入电压源的负端和输入电感的另一端；变压器原边绕组的同名端经谐振电感连接到输入电感与谐振电容的连接处；原边绕组非同名端接到开关管的一端；开关管的另一端接到输入电压源的负端；

（6）输入电压源的正端接到输入电感的一端；谐振电容跨接至输入电压源的负端和输入电感的另一端；变压器原边绕组的同名端经谐振电感连接到输入电感与谐振电容的连接处；原边绕组非同名端接到第一开关管的一端；第一开关管的另一端接到输入电压源的负端；箝位电容与箝位辅助开关串联后并联在原边绕组的两端。

本发明中，所述谐振电感是变压器漏感或者额外的独立电感。

本发明中，所述双端整流结构是中心抽头整流结构、全桥整流结构或倍压整流结构；所述的单端整流结构是半波整流结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、由于在输入端采用软开关并联谐振技术，使功率开关管工作在零电压开通以及准零电流关断状态，减小功率开关管两端的电压和通过功率开关管的电流的重叠时间，减小了功率开关管的开关损耗。

2、回收寄生电感或电容上的能量，提升能量转换效率。

3、易于实现高频化，提升功率密度。