[发明专利]一种设有软开关的Buck变换器电路及其时序控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及Buck变换器控制技术领域，具体涉及一种设有软开关的Buck变换器电路及其时序控制方法。

背景技术

随着电源技术的发展，高效率和高功率密度的变换器已成为一种趋势。硬开关技术在高频开关时开关损耗较大，降低了变换器效率，同时电磁干扰比较严重，所以提出了软开关技术，可以有效的降低开关损耗，提高变换器效率；而在开关电源中，Buck电路是经常使用的DC/DC拓扑之一。

传统的Buck电路如图1所示，但其在工作过程中的开关损耗和电感电流损耗构成了电路损耗的大部分，同时产生了大量的热损，不利于开关器件的稳定运行、电路的转换效率以及系统的安全工作。

因此，如何提供一种能够使得开关器件稳定运行的Buck变换器电路，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种设有软开关的Buck变换器电路及其时序控制方法，有效且可靠地降低开关损耗，同时节省了大量的热损，提高了开关器件的运行稳定性、电路的转换效率以及应用该电路的设备的安全性。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种设有软开关的Buck变换器电路，所述Buck变换器电路包括依次并联的支路一、支路二及支路三；其中，所述支路一由串联的输出电容C_out和主电感L串联组成，所述支路二由串联的功率MOSFET管Q₁和功率MOSFET管Q₂组成，以及所述支路三由并联的电压源U_in与输入电容C_in组成；

所述电路还包括：

软开关支路及辅助电感L_r；

所述软开关支路并联在所述支路一与支路二之间；

所述辅助电感L_r串联在所述支路二上的功率MOSFET管Q₁与功率MOSFET管Q₂之间。

进一步的，所述软开关支路包括：串联的辅助电容C_r和辅助功率MOSFET管Q_r；

所述辅助电容C_r的一次侧与所述支路一中的所述辅助电感L_r的一次侧连接、所述辅助电容C_r的二次侧与所述辅助功率MOSFET管Q_r的D极连接；

所述辅助功率MOSFET管Q_r的S极与所述支路二中的所述功率MOSFET管Q₂的S极连接。

进一步的，所述辅助电感L_r的一次侧与所述功率MOSFET管Q₁的S极连接、所述辅助电感L_r的二次侧与所述功率MOSFET管Q₂的D极连接。

另一方面，本发明还提供了一种所述的电路的时序控制方法，所述方法包括：

步骤1.在所述电路中流过所述辅助电感L_r的电流分别流入主电感L及电压源U_in时，闭合所述功率MOSFET管Q₁，使得所述功率MOSFET管Q₂零电压关断以及所述功率MOSFET管Q₁零电压开通，直到流经辅助电感L_r的电流线性减小为零时，进入步骤2；

步骤2.在所述功率MOSFET管Q₂的体二极管自动关断、且使得流经所述主电感L的电流上升至最大值时，进入步骤3；

步骤3.关断所述功率MOSFET管Q₁，使得所述功率MOSFET管Q₂零电压开通，直到流经所述辅助电感L_r的电流与流经所述主电感L的电流值相等时，进入步骤4；

步骤4.控制所述辅助功率MOSFET管Q_r的体二极管进行软关断，直到所述辅助功率MOSFET管Q_r闭合时，进入步骤5；

步骤5.所述辅助电容C_r开始放电，直到流经所述辅助电感L_r的电流上升至所述辅助电感电流最大值时，进入步骤6；步骤6.关断所述辅助功率MOSFET管Q_r，直到再次闭合所述功率MOSFET管Q₁，控制结束。

进一步的，所述步骤1包括：