[发明专利]一种用于BUCK变换器的缓冲电路

说明书

本发明提供一种用于BUCK变换器的缓冲电路，包括功率管VT1、二极管D1、D2、VD1、电阻R1、R2、R3、Ro，电容C1、C2、C3、Co，电感Lm、L1，输入电压Uin、输出电压Uout。本发明BUCK变换器在功率管和续流二极管上增设缓冲电路，缓冲电路大大抑制了功率器件开关过程中的电压电流尖峰，减小了功率器件开通和关断损耗，提高了BUCK变换器的转换效率；无需辅助开关管缓冲电路，变换器效率高，也不需要辅助开关管驱动电路，控制电路简单。

技术领域

本发明涉及缓冲电路技术领域，具体涉及一种用于BUCK变换器的缓冲电路。

背景技术

随着我国制造业水平的不断提升和国家“铸改焊”方针的贯彻，钢材作为主要的原材料其切割总量不断增加，这对切割效率、切割质量、环保性和产品成本等方面都提出了更高的要求，对性能优良、可靠性高的大功率等离子切割电源的需求变得越来越紧迫。切割电源是空气等离子切割机的核心，等离子切割电源针对等离子弧负载特性和切割工艺要求，应用现代电力电子学理论和自动控制理论，实现电能的高效率变换和控制的电源变换器。斩波式等离子切割电源具有结构简单、开关频率高、控制特性好、可靠性高的优点。但是斩波式的等离子切割电源仍然采用工频变压器降压，具有体积庞大、笨重、效率低等缺点，而采用逆变技术，借助于大功率电力电子开关及高频变压器可以代替工频变压器，从而使变压器和电抗器重量、体积、材料大幅度减少，效率相应提高。20kW以上的等离子切割电源一般采用双BUCK变换器并联提高输出功率，双BUCK变换器具有控制电路简单、开关频率高、控制特性好、可靠性高的优点，是当前大功率空气等离子切割电源的理想选择。但是斩波式的切割电源的功率管开通和关断都为硬开通或应关断，不仅影响切割电源的效率，而且会造成电压电流尖峰，影响切割电源的稳定性和使用寿命。

软开关技术按有无辅助开关管可以分为有源软开关技术和无源软开关技术。无源软开关技术可以分为：1)全谐振型变换器，按照谐振元件的谐振方式，分为串联谐振变换器和并联谐振变换器；2)准谐振变换器，多谐振变换器，谐振元件参与能量变换的某一个阶段，不是全程参与，这类变换器采用频率调制方法；3)无源有损缓冲和低损缓冲技术，这类技术中有消耗能量的电阻存在；4)无源无损缓冲技术，全部采用无源元件，并且在谐振环节里没有消耗能量的电阻存在，电路结构简单，理论上不消耗能量，将开关瞬态产生的能量反馈到电源端或者负载端，从而实现无损，LC谐振主要是循环能量，并不能利用谐振来实现功率管的零电流开通和零电压关断。

BUCK变换器利用电感和电容来对开关的开关轨迹进行整形，实现软开关，最早的方法是采用有损缓冲电路来实现。从能量的角度来看，它是将开关损耗转移到缓冲电路并消耗掉，从而改善开关管的开关条件。但是对于变换器的效率没有提高，甚至会使变换器的效率有所降低。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明针对上述BUCK变换器采用有损缓冲电路影响变换器效率的缺陷问题，提供一种用于BUCK变换器的缓冲电路，BUCK变换器在功率管VT1和续流二极管VD1上增设缓冲电路，缓冲电路大大抑制了功率器件开关过程中的电压电流尖峰，减小了功率器件开通和关断损耗，提高了BUCK变换器的转换效率；无需辅助开关管缓冲电路，变换器效率高，也不需要辅助开关管驱动电路，控制电路简单。

(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：