[发明专利]一种采用脉宽调制控制的软开关谐振BOOST变换器

说明书

本发明公开了一种采用脉宽调制控制的软开关谐振BOOST变换器；包括输入电压源Vin、输出负载Rload，所述输出负载Rload的输出电压定义为输出电压Vo，以及包括有输入滤波电容C1、BOOST主开关上管S1、BOOST主开关下管S2、BOOST电感L1、谐振二极管D1、辅助续流二极管D2、谐振电容Cr、输出滤波电容Co组成；本发明增加两个辅助二极管与一个谐振电容，利用BOOST电感与谐振电容的谐振工作，为BOOST的主开关器件及全部辅助二极管提供了软开关条件，可以实现全范围内全部开关器件的软开关，从而实现电路的高频化和高效率，同时可以显著降低控制的复杂度以及减少功率器件的数量，从而提高开关电源产品的可靠性和鲁棒性。

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，具体涉及一种采用脉宽调制控制的软开关谐振BOOST变换器。

背景技术

BOOST变换器是电力电子学科中最基本电路拓扑之一，在开关电源领域使用非常广泛，尤其近几年随着功率因数校正电路在ACDC开关电源中的广泛应用，BOOST变换器的应用得到了极大的推广。在电力电子技术学科内，有大量的专利技术与科学文献对BOOST电路的软开关技术进行了分析与讨论，提出了许多解决方案。主流的BOOST变换器软开关实现方法有两种，一种采用多个无源器件组合，利用辅助电感、电容谐振的方式为BOOST的主开关器件提供软开关条件；另一种采用辅助开关管与电感、电容组合，利用辅助开关管与电感、电容谐振的方式为BOOST的主开关器件提供软开关条件。

采用多个无源器件组合的软开关BOOST变换器电路结构复杂，且由于谐振电路的存在，当变换器工作在开关机、过流、短路等瞬态变化过程中，存在软开关条件消失、应力超标等问题，为电路的优化设计、实际产品应用制造了困难。

采用辅助开关管与电感、电容组合的软开关BOOST变换器通常电路结构简洁，电路特性比较稳定；然而，为实现主开关器件的软开关，需要增加辅助开关管，并提供辅助开关管的控制，必须采用特殊的控制器，或增加辅助控制电路，增加了产品设计的工作量，为技术方案的推广制造了困难，然而市面上各种的BOOST变换器仍存在各种各样的问题。

如授权公告号为CN105827129B所公开的多电平拓扑的电路和功率变换器，其虽然实现了开关组件所需的耐压值较低，进而能够保证性能，并且耐压值低的开关组件的成本较低，但是并未解决现有BOOST的主开关器件及全部辅助二极管无法实现软开关条件，不能够降低控制的复杂度以及减少功率器件的数量等的问题，为此我们提出一种采用脉宽调制控制的软开关谐振BOOST变换器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用脉宽调制控制的软开关谐振BOOST变换器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种采用脉宽调制控制的软开关谐振BOOST变换器，包括输入电压源Vin、输出负载Rload，所述输出负载Rload的输出电压定义为输出电压Vo，其特征在于：所述输入电压源Vin的正极电性连接有谐振二极管D1的阳极，所述谐振二极管D1的阴极电性连接有辅助续流二极管D2的阳极，所述辅助续流二极管D2的阴极与所述输入电压源Vin的负极之间电性连接有输出负载Rload，所述辅助续流二极管D2的一侧电性连接有BOOST主开关上管S1和BOOST主开关下管S2，所述BOOST主开关上管S1和所述BOOST主开关下管S2之间电性连接有BOOST电感L1，所述BOOST电感L1的另一端电性连接在所述谐振二极管D1和所述辅助续流二极管D2之间，所述输入电压源Vin的正极电性连接有输入滤波电容C1，所述输入滤波电容C1的另一端电性连接在所述输入电压源Vin的负极，所述谐振二极管D1的一端电性连接有谐振电容Cr，所述谐振电容Cr的另一端电性连接在所述谐振二极管D1的另一端，所述输出负载Rload的一端电性连接有输出滤波电容Co，所述输出滤波电容Co的另一端电性连接在所述输出负载Rload的另一端。

优选的，所述谐振电容Cr与所述谐振二极管D1之间并联连接。