[发明专利]一种零电压开关反激变换器及其控制方法

权利要求书

1.一种零电压开关反激变换器，其特征在于：所述变换器连接直流输入电源(V_in)和负载(R_L)，包括开关管(Q)、保护二极管(D₁)、谐振单元、整流二极管(D₂)、隔离变压器(T)以及滤波电容(C_o)；所述谐振单元由谐振电容(C_r)和隔离变压器(T)的激磁电感(L_r)组成，谐振电容(C_r)并联在隔离变压器(T)的原边，谐振单元与开关管(Q)串联，保护二极管(D₁)反相并联在开关管(Q)的集电极和发射极之间；所述直流输入电源(V_in)一端接在谐振单元一侧，另一端接在开关管(Q)一侧；所述隔离变压器(T)的副边接整流二极管(D₂)和滤波电容(C_o)，构成一个回路。

2.一种权利要求1所述零电压开关反激变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)开关管(Q)开通，谐振电容(C_r)两端电压v_Cr＝V_in，此时隔离变压器(T)副边的整流二极管(D₂)承受反压，能量不会传到副边，输入电压(V_in)加在激磁电感(L_r)两端，向激磁电感(L_r)储能，i_Lr从0线性增加，负载电流由滤波电容(C_o)提供；

2)开关管(Q)关断，此后激磁电感(L_r)与谐振电容(C_r)发生并联谐振，即谐振电容(C_r)向激磁电感(L_r)放电，v_Cr从V_in开始下降，i_Lr谐振增加，当v_Cr下降为零时，i_Lr谐振增加到其最大值；此后激磁电感(L_r)对谐振电容(C_r)反向充电，v_Cr从零负向增加，i_Lr开始谐振下降；整个模态持续到v_Cr＝-V_o/n，且整个模态中负载电流依然由滤波电容(C_o)提供；能量在激磁电感(L_r)与谐振电容(C_r)之间进行传递，但激磁电感(L_r)与谐振电容(C_r)上的总能量是不变的；

3)当v_Cr＝-V_o/n，隔离变压器(T)副边的整流二极管(D₂)导通，隔离变压器(T)副边电流流过整流二极管(D₂)给滤波电容(C_o)充电，并提供负载电流，在此过程中v_Cr保持不变，i_Lr线性下降，直到i_Lr＝0，此开关模态结束；

4)当i_Lr下降到零，整流二极管(D₂)自然关断，此后激磁电感(L_r)与谐振电容(C_r)发生并联谐振，即谐振电容(C_r)向激磁电感(L_r)放电，v_Cr从-V_o/n开始正向上升，i_Lr从零开始负向谐振增加；当谐振电容(C_r)电压谐振到0，i_Lr达到反向最大值，此后激磁电感(L_r)向谐振电容(C_r)放电，i_Lr和v_Cr都正向上升；直到v_Cr＝V_in此开关模态结束；在这段时间内，激磁电感(L_r)和谐振电容(C_r)上的总能量保持不变；

5)当v_Cr＝V_in，i_Lr＝-I₂，此后隔离变压器(T)原边的保护二极管(D₁)自然导通，i_Lr流过保护二极管(D₁)将能量回馈给输入端，在整个过程中激磁电感(L_r)和谐振电容(C_r)上的电压始终等于输入电压，i_Lr正向线性增加，直到i_Lr增加到0此工作模态结束。