[发明专利]LC并联谐振降压直/直变换器的控制方法

摘要

本发明公开一种LC并联谐振降压直/直变换器，所述变换器连接直流输入电源和负载，包括第一至第四开关管，谐振单元，第一至第四整流二极管，一个副边开关管，滤波电容，其特征在于谐振单元连接四个开关管构成的桥臂与四个整流二极管构成的整流桥。本发明可实现开关管的零电压导通和近似零电压关断可大幅降低损耗，可用于大功率降压场合。

主权项

一种LC并联谐振降压直/直变换器的控制方法，其特征在于：所述变换器连接直流输入电源和负载，包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4，谐振单元、第一整流二极管DR1、第二整流二极管DR2、第三整流二极管DR3、第四整流二极管DR4、副边开关管Q8及滤波电容C0，四个开关管串联构成桥臂，四个整流二极管串联构成整流桥，其特征在于：谐振单元连接桥臂与整流桥，具体的，所述第一开关管Q1和第三开关管Q3的串联支路与所述第二开关管Q2和第四开关管Q4的串联支路相互并联之后连接直流输入电源，所述第一整流二极管DR1和第三整流二极管DR3的串联支路与所述第二整流二极管DR2和第四整流二极管DR4的串联支路相互并联之后连接副边开关管和输出滤波电容C0，所述谐振单元的第一端连接第一开关管Q1和第三开关管Q3的相接端及第一整流二极管DR1和第三整流二极管DR3的相接端；谐振单元的第二端连接第二开关管Q2和第四开关管Q4的相接端及第二整流二极管DR2和第四整流二极管DR4的相接端，所述副边开关管的一端接在第一整流二极管DR1和第二整流二极管DR2的相接端，副边开关管的另一端连接滤波电容C0，所述滤波电容C0的一端连接副边开关管，另一端连接第三整流二极管DR3和第四整流二极管DR4的相接端；所述谐振单元由电感Lr和一个电容Cr并联组成；所述控制方法包括以下步骤：1)将第一开关管和第四开关管导通，vCr＝‑Vin，vCr表示谐振单元中的电容的电压，Vin表示输入直流电源的电压，第一开关管和第四开关管零电压导通，输入端电流回路由直流输入电源，第一开关管，电感，第四开关管构成，电感上的电压等于负的输入电压，电感电流由正的I0线性减小到零然后再反向增加到I1，最终I1大于I0，输出电流由滤波电容C0提供；2)将第一开关管和第四开关管同时关断，此后电感与电容发生并联谐振，直到副边开关管导通，此时vCr＝Vo，其中Vo表示输出电压，在这个过程中输入端和输出端没有能量传输，输出电流依然由滤波电容C0提供，能量在电感和电容之间进行传递，但电感和电容上的总能量是不变的；3)当vCr＝Vo，此后第二整流二极管和第三整流二极管导通，电感中的电流流过第二整流管和第三整流管给滤波电容充电，并提供负载电流，在这段时间内，vCr保持不变，电感上电流线性减少，输入的能量在这段时间里传给负载，这个过程一直持续到副边开关管关断；4)当iLr＝I3，vCr＝Vo，其中iLr表示谐振电感的电流，I3表示谐振电感在t3时刻的电流，此后第二整流二极管和第三整流二极管关断，此后电感Lr和电容Cr发生并联谐振，直到vCr＝Vin，这段时间内，电感和电容上能量和是不变的；5)将第二开关管和第三开关管导通，vCr＝Vin，vCr表示谐振单元中的电容的电压，Vin表示输入直流电源的电压，第二开关管和第三开关管零电压导通，输入端电流回路由直流输入电源，第二开关管，电感，第三开关管构成，电感上的电压等于输入电压，电感电流由负的I4线性减小到零然后再反向增加到I5，最终I5大于I4，输出电流由滤波电容C0提供；6)将第二开关管和第三开关管同时关断，电感与电容发生并联谐振，直到副边开关管导通，此时vCr＝‑Vo，其中Vo表示输出电压，在这个过程中输入端和输出端没有能量传输，输出电流依然由滤波电容C0提供，能量在电感和电容之间进行传递，电感和电容上的总能量不变；7)当vCr＝‑Vo，第一整流二极管和第四整流二极管导通，电感中的电流流过第一整流管和第四整流管给滤波电容充电，并提供负载电流，在这段时间内，vCr保持不变，电感上电流线性减少，这个过程一直持续到副边开关管关断；8)当iLr＝I7，vCr＝‑Vo，其中iLr表示谐振电感的电流，I7表示谐振电感在t7时刻的电流，此后第一整流二极管和第四整流二极管关断，电感Lr和电容Cr发生并联谐振，直到vCr＝‑Vin，这段时间内，电感和电容上能量和不变；其中：I0、I1、I4、I5分别是t0、t1、t4、t5时刻的谐振电感电流。