[发明专利]一种软开关变换器及无线充电系统

说明书

一种软开关变换器，包括全桥开关电路、LCL谐振电路、第五开关S5、第六开关S6和第三电感L3，全桥开关电路包括第一开关S1，第二开关S2，第三开关S3和第四开关S4，LCL谐振电路包括第一电感L1、第一电容C1和第二电感L2，第五开关S5的第一端连接第一连接点，第五开关S5的第二端连接第二连接点，第六开关S6的第一端连接第二连接点，第六开关S6的第二端连接第三连接点，第三电感L3的第一端连接第二连接点，第三电感L3的第二端连接第四连接点。该软开关变换器的电流转换效率高，使用寿命长。本申请还公开了一种无线充电系统。

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种软开关变换器及无线充电系统。

背景技术

软开关技术是指通过增加谐振电路(包括电容和电感)，使开关的电流(或电压)在开关开通或关断之前降为零的技术。软开关包括零电压开关(Zero Voltage Switch，ZVS)和零电流开关(Zero Current Switch，ZCS)，零电压开关技术是指在开关开通或关断之前将开关的电压降为零的技术，零电流开关技术是指在开关开通或关断之前将开关的电流降为零的技术。

图1为现有技术中的一种移相全桥软开关变换器的示意图。该软开关变换器包括全桥开关电路和LCL谐振电路。全桥开关电路包括第一开关S1，第二开关S2，第三开关S3和第四开关S4。LCL谐振电路包括第一电感L1、第一电容C1和第二电感L2。在一个全桥开关周期中，当S4的驱动信号先于S1的驱动信号，S3的驱动信号先于S2的驱动信号时，S1和S2为滞后桥臂开关，S3和S4为超前桥臂开关，S1和S2互补导通，S3和S4互补导通。电压源以总线电压Ubus为例，当电压源和软开关变换器连通，S1和S4开通时，LCL的输入电流记为I_L1。当I_L1的方向如图1所示时，I_L1记为正电流，a、b两个连接点之间的电压记为U_ab。当S2和S3开通时，I_L1的方向与图1所示方向相反，I_L1为负电流，a、b两个连接点之间的电压为-U_ab。

移相全桥变换器固有的存在滞后桥臂难实现软开关的问题，从而导致滞后桥臂的开关损耗大，容易导致滞后桥臂开关过热炸管的问题，在无线充电的应用中经常用到移相全桥变换器，所以需要一种能够保证滞后桥臂宽范围软开关的方法。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种软开关变换器，其滞后桥臂开关的开关损耗低，具有电流转换效率高，使用寿命长的优点。

第一方面提供一种软开关变换器，包括全桥开关电路、LCL谐振电路、第五开关S5、第六开关S6和第三电感L3。全桥开关电路包括第一开关S1，第二开关S2，第三开关S3和第四开关S4，LCL谐振电路包括第一电感L1、第一电容C1和第二电感L2。第五开关S5的第一端连接第一连接点，第一连接点为第一开关S1和第三开关S3相连的节点。第五开关S5的第二端连接第二连接点，第二连接点为第五开关S5、第六开关S6和第三电感L3相连的节点。第六开关S6的第一端连接第二连接点，第六开关S6的第二端连接第三连接点，第三连接点为第二开关S2和第四开关S4相连的节点。第三电感L3的第一端连接第二连接点，第三电感L3的第二端连接第四连接点，第四连接点为第一电感L1、第一开关S1和第二开关S2相连的节点。本实施例中，在S4关断之后且在S2开通之前，在此期间S1、S3处于开通状态，开启S6，构成电压源-S1-L3-S6的回路，这样能够在S6开通时间内增加通过S1的正电流。当S6开通时长满足条件时，能够使S2零电压开通。同理，当S5开通时长满足条件时，可以使S1零电压开通。

在一种可能的实现方式中，软开关变换器还包括第二电容C2。第二电容C2的第一端连接第五连接点，第二电容C2的第二端连接第二电感L2，第五连接点为第一电感L1和第一电容C1相连的节点。依此实施也能实现滞后桥臂开关的零电压开通，提高了方案实施的灵活性。