[发明专利]基于二极管支路的电流线性无谐振软开关电路

说明书

本发明公开了一种基于二极管支路的电流线性无谐振软开关电路，包括：电感、辅助电感、开关管、二极管和分流支路，其中，电感的一端、开关管的第一电极、辅助电感的一端均与分流支路的一端相连，电感的另一端与第一外部电路相连，开关管的第二电极与第二外部电路相连，分流支路的另一端与第三外部电路相连，辅助电感的另一端与二极管的阳极相连，二极管的阴极与第四外部电路相连；在电感满足第一预设条件、二极管导通且与辅助电感串联的电容满足第二预设条件时，控制电力电子变换器中开关管的ZCS开通和二极管的ZCS关断。该软开关电路电路结构简单，可以广泛应用于各种高频、高功率密度、高效率的电力电子变换器。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种基于二极管支路的电流线性无谐振软开关电路。

背景技术

随着电力电子变换技术的发展，高频、高功率密度、高效率成为未来电力电子及技术方向。而传统电力电子变换器工作在硬开关状态，变换器的开关损耗较大，影响变换器的效率。同时由于开关损耗与开关频率成正比，因此也限制了变换器高频化、高功率密度化发展。软开关技术由于其能实现开关管的ZVS(Zero Voltage Switch，零电压开关)开通、ZCS(Zero Current Switch，零电流开关)关断以及二极管的ZCS关断，降低开关损耗，使变换器效率更高、开关频率更高、功率密度更高而备受关注。

传统的软开关技术包括准谐振电路、零开关PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)电路以及零转换PWM电路。准谐振软开关电路使得变换器中电压、电流工作在谐振状态，因此使得变换器出现较高的电流峰值和电压峰值，增加器件应力。同时电路工作在调频状态，变换器不容易控制。零开关PWM电路、零转换PWM电路都能够实现软开关，但是由于谐振的存在，会使电压应力和电流应力增加。另外这两种电路需要增加较多的器件实现软开关，增加了电路的复杂程度和成本。

因此应用于电力电子变换器的软开关变换电路仍需要进一步研究和开发。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于二极管支路的电流线性无谐振软开关电路，该软开关电路结构简单，能够在无谐振情况下实现电力电子变换器中开关管ZCS开通和二极管ZCS关断，降低开关管开关损耗，抑制二极管的反向恢复电流，可以广泛应用于各种高频、高功率密度、高效率的电力电子变换器。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于二极管支路的电流线性无谐振软开关电路，包括：电感L₁、辅助电感L_a1、开关管S₁、二极管D₁和分流支路，其中，所述电感L₁的一端、所述开关管S₁的第一电极、所述辅助电感L_a1的一端均与所述分流支路的一端相连，所述电感L₁的另一端与第一外部电路相连，所述开关管S₁的第二电极与第二外部电路相连，所述分流支路的另一端与第三外部电路相连，所述辅助电感L_a1的另一端与所述二极管D₁的阳极相连，所述二极管D₁的阴极与第四外部电路相连；在所述电感L₁满足第一预设条件、所述二极管D₁导通且与所述辅助电感L_a1串联的电容满足第二预设条件时，控制电力电子变换器中开关管的ZCS开通和二极管的ZCS关断。

本发明实施例的基于二极管支路的电流线性无谐振软开关电路，结构简单，能够在无谐振情况下实现电力电子变换器中开关管ZCS开通和二极管ZCS关断，降低开关管开关损耗，抑制二极管的反向恢复电流，同时不增加开关管和二极管的电压应力和电流应力，从而可以广泛应用于各种高频、高功率密度、高效率的电力电子变换器中，为未来电力电子变换器软开关技术提供了一种新的方案。