[实用新型]一种软开关控制电路

说明书

本实用新型公开了一种软开关控制电路，由基于零电压开关ZVS的串联谐振电路拓扑构成，电路包括整流滤波电路和逆变电路，整流滤波电路输入端与单相交流电源连接，输出端连接逆变电路，逆变电路的输出端作为软开关控制电路后端负载电路的输出端，逆变电路包括4个开关器件，其中2个为一组串联，两组开关器件并联连接，两组开关器件并联连接的两个公共端连接到整流滤波电路的输出端，第一组中串联的开关器件的公共端与第二组中串联的开关器件的公共端之间按照电流信号流向依次串联有一个电阻、一个电容和一个电感。本新型采用零电压开关结合串联谐振电路拓扑结构，达到了软开关的工作状态，减少了开关损失，降低了系统的开关损耗，整机效率显著提高。

技术领域

本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种软开关控制电路。

背景技术

在开关电源设计中，输出电压的控制时高性能开关电源必须解决的关键问题，能否设计出性能良好的控制电路十分地重要。感应加热电源与传统的加热方式相比，具有高效、绿色、可靠、加热快、易实现控制等优点。本专利以基于脉冲密度调制(PDM)的高频感应加热电源主要研究对象。

大多数的各式谐振变换器均有以下问题：谐振变换器存在较高的尖峰值谐振电流和电压，导致存在较大的开关损耗，同时也要求开关器件具有较高的额定电压和额定电流。在开关管关闭期间，管内D-S电流在集电极电压上升时仍未下降为零，由此出现重叠，此时的关断损耗较大，即硬开关状态。开关频率越高，开关器件的开关损耗也会越大。由于开关损耗增加，会使所需散热器体积变大，从而影响感应加热电源的小型化。而且，结壳温度会上升，导致严重的晶体管结温。所以，为了实现感应加热电源的高频化和小型化，必须设法降低开关管的开关损耗。通过谐振变换器使以上问题得到了有效解决即采用软开关技术，在原有开关电路中增加谐振LC电路，将开关管在正弦电流降为零时开通和关闭。故而关闭时刻的下降电流和上升电压之间及导通时刻的上升电流和下降电压之间只有微小的重叠，从而大大降低了开关损耗。

软开关控制是当今电力电子技术领域研究热点之一，由于采用传统硬开关调功方式的逆变电源的开关损耗较大，在本专利中设计采用软开关调功。现阶段常用的软开关技术主要包括零电压开关(ZVS)、零电流开关(ZCS)或两种方式结合。但是其实现过程中也存在一定的问题，谐振阶段之后的关断状态开关建立一个很高的电压，当开关再次导通时，存储在输出电容器的储能将通过开关放电，在高频和高电压时将引起相当大的开关损失。怎样在电路设计中解决这些问题是实际应用中的要点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：解决目前的软开关控制电路在谐振阶段之后的关断状态开关建立一个很高的电压，当开关再次导通时，存储在输出电容器的储能将通过开关放电，在高频和高电压时将引起相当大的开关损失，开关控制电路的效果不是很理想，效率下降的问题，提出了一种软开关控制电路。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种软开关控制电路，是由基于零电压开关ZVS的串联谐振电路拓扑构成，电路包括整流滤波电路和逆变电路，整流滤波电路与单相交流电源连接，整流滤波电路的输出端连接逆变电路，逆变电路的输出端作为软开关控制电路后端负载电路的输出端，其中逆变电路包括4个开关器件，其电路连接为：4个开关器件中2个为一组串联，两组开关器件通过并联连接，两组开关器件并联连接的两个公共端连接到整流滤波电路的输出端，第一组中串联的开关器件的公共端与第二组中串联的开关器件的公共端之间按照电流信号流向依次串联有一个电阻、一个电容和一个电感，第一组中串联的开关器件的公共端与第二组中串联的开关器件的公共端作为软开关控制电路后端负载电路的输出端。

进一步，所述开关器件采用功率MOS管。

进一步，所述开关器件采用内部带有并联电容和并联二极管的功率MOS管。