[发明专利]一种适用于大功率的定频式准谐振升压变换器的控制方法

摘要

本发明公开一种适用于大功率的定频式准谐振升压变换器的控制方法，变换器连接直流输入电源和负载，包括两个原边二极管，第一至第四开关管，谐振单元，第一至第二整流二极管，两个滤波电容，谐振单元连接四个开关管构成的桥臂与两个整流二极管和两个滤波电容构成的整流单元。本发明可实现开关管近似零电压关断以及整流二极管的零电流关断，可大幅降低损耗，同时所有开关器件的电压应力均不大于输出电压的二分之一，并且采用了定频控制有利于磁性元件的设计，可用于大功率升压场合。

主权项

一种适用于大功率的定频式准谐振升压变换器的控制方法，其特征在于：所述控制方法的一个控制周期分为连续的12个阶段，其中后半个周期的6个阶段与前半个周期的6个阶段是完全类似的，下面给出前半个周期的6个阶段：第一阶段：t₀<t<t₁；在t₀时刻开通第一开关管(Q₁)和第四开关管(Q₄)，谐振电容(C_r)两端电压v_Cr＝V_in，输入电压(V_in)加在谐振电感(L_r)两端，向谐振电感(L_r)储能，i_Lr从I₀线性增加，负载电流由第一滤波电容(C₁)与第二滤波电容(C₂)提供，t₁时刻i_Lr增加到I₁；第二阶段：t₁<t<t₂；在t₁时刻关断第一开关管(Q₁)，此后谐振电感(L_r)与谐振电容(C_r)发生并联谐振，即谐振电容(C_r)向谐振电感(L_r)放电，v_Cr从V_in开始下降，i_Lr从I₁谐振增加，与此同时第一开关管(Q₁)的结电容充电，第三开关管(Q₃)的结电容放电，此开关模态持续到t₂时刻，v_Cr和第三开关管(Q₃)两端电压都降到零，i_Lr达到其最大值；第三阶段：t₂<t<t₃；在t₂时刻v_AB＝0，谐振电感(L_r)通过第四开关管(Q₄)和第三开关管(Q₃)的反并二极管续流，整个模态中谐振电感(L_r)两端的电压为0，i_Lr保持不变；第四阶段：t₃<t<t₅；在t₃时刻，第四开关管(Q₄)关断，此后谐振电感(L_r)和谐振电容(C_r)发生谐振，到t₄时刻，第四开关管(Q₄)的两端电压上升到V_in，第二开关管(Q₂)的两端电压近似减小到0，此后谐振电感(L_r)继续对谐振电容(C_r)进行反向充电，v_Cr从‑V_in继续负向增加，i_Lr继续谐振下降，此时输入阻断第二原边二极管(D_b2)将承受反向电压，第四开关管(Q₄)的两端电压从V_in继续上升；第一开关管(Q₁)两端电压保持在V_in；到t₅时刻，v_Cr＝‑V_o/2，i_Lr下降到I₃；此时第四开关管(Q₄)两端电压上升到V_o/2，而第二原边二极管(D_b2)两端电压上升到V_o/2﹣V_in；第五阶段：t₅<t<t₆；在t₅时刻v_Cr＝‑V_o/2，第一整流二极管(D_R1)自然导通，i_Lr流过第一整流二极管(D_R1)给第一滤波电容(C₁)充电，并提供负载电流，v_Cr保持不变，i_Lr线性下降，直到t₆时刻，i_Lr＝0，此开关模态结束；第六阶段：t₆<t<t₇；在t₆时刻，i_Lr下降到零，此后谐振电感(L_r)与谐振电容(C_r)发生并联谐振，即谐振电容(C_r)向谐振电感(L_r)放电，v_Cr从‑V_o/2开始正向上升，i_Lr从零开始负向谐振增加，直到t₇时刻，v_Cr＝‑V_in，i_Lr＝‑I₄，此开关模态结束。