一种零电压转换脉宽调制变换器制造技术

本发明专利技术适用于电能变换器领域，提供了一种零电压转换脉宽调制变换器。该变换器在现有的主电路和辅助电路基础上，增加一复位电路，该复位电路包括复位开关管和复位二极管。在只有辅助开关管导通的工况下，在辅助开关管和复位开关管关断后，辅助电感中的电流通过复位二极管以及辅助电路中的相关元器件流入该变换器的输出电压或输入电源，这样，可使得辅助电感中的电流幅值迅速下降到零，实现辅助开关管、复位开关管、以及辅助电感的零电流开通，以及辅助二极管、复位二极管的零电流关断，以保证辅助电路和复位电路中各元器件均具有较低的损耗，保证了变换器在全输入电压范围和全负载范围等各工况下，在整个开关工作周期的安全可靠工作。

【技术实现步骤摘要】
一种零电压转换脉宽调制变换器
本专利技术属于电能变换器领域，尤其涉及一种零电压转换脉宽调制变换器。
技术介绍
零电压转换（ZeroVoltageTransition，ZVT）脉宽调制（PulseWidthModulation，PWM）技术，是一种结合了软开关变换技术和PWM技术的直流变换技术，该技术被应用在六种基本的无电气隔离的直流/直流变换器中，形成：降压（Buck）型零电压转换脉宽调制变换器、升压（Boost）型零电压转换脉宽调制变换器、升降压（Buck/Boost）型零电压转换脉宽调制变换器、Cuk型零电压转换脉宽调制变换器、Sepic型零电压转换脉宽调制变换器、以及Zeta型零电压转换脉宽调制变换器。如图1以Boost型为例，示出了现有技术提供的零电压转换脉宽调制变换器的典型电路原理。该电路包括主电路和辅助电路，主电路包括：输入电源Vin、主开关管Q、主二极管D、主电感Lf和滤波电容Cf，辅助电路包括：辅助开关管QA、辅助二极管D2、辅助电感Lr、辅助电容Cr。该电路利用辅助开关管QA提前主开关管Q开通短时间，将主电路中存储的全部电荷都逐渐分流到辅助电感Lr中，从而主开关管Q实现零电压开关、主二极管D实现零电流关断，可以实现高效的电能变换。该电路具有如下优点：主开关管D和主二极管D实现了软开关，且电压、电流应力不增加，辅助开关管QA是零电流开通，辅助电路的电流通过时间短、损耗低，开关管恒频工作，且该电路中，辅助开关管QA、辅助二极管D2、辅助电感Lr等的规格、散热设计都是按低损耗来选取和实施的。上述优点是在主开关管Q有导通的工况下才具备的，而在实际中，图1所示的电路还存在整个开关周期内、只有辅助开关管QA导通而主开关管Q不导通的工况，此类工况例如可出现在诸如下类场合：一、Boost型零电压转换脉宽调制变换器中，输入电压非常接近输出电压的场合。如1千瓦至10千瓦范围内的中等功率光伏逆变器，由于整机变换效率要求高，第一级升压电路常常采用Boost型零电压转换脉宽调制变换器，例如光伏电池电压变化范围从100伏到450伏，升压电路额定输出电压为360V，当光伏电池电压为360伏附近且稍低时，便出现此类工况；二、Buck型零电压转换脉宽调制变换器，输出电压比较低时，如实验用宽范围可调稳压电源中的Buck型零电压转换脉宽调制变换器，输出电压接近于0伏时出现此类工况。在只有辅助开关管QA导通而主开关管Q不导通的工况下，辅助开关管QA导通期间，辅助电感Lr的电流持续上升到峰值；辅助开关管QA关断期间，辅助电感Lr两端的反压非常低，电流下降很少，所以辅助电感Lr和辅助二极管D1通过主电路输出电流；在下一个周期开始，辅助开关管QA开通时是大电流开通，辅助二极管D1是大电流关断而存在反向恢复，它们的损耗都大幅度增加，但由于辅助电路中各元器件都是是按低功耗来选取规格和采取散热措施的，因而会出现器件散热不良，导致温升过高而损坏，以致使整个变换器失效。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种零电压转换脉宽调制变换器，旨在解决现有的零电压转换脉宽调制变换器在只有辅助开关管导通的工况下，由于辅助电感储能的影响，使得辅助电路中的器件损耗大，导致温升过高而损坏，以致使整个变换器失效的问题。本专利技术是这样实现的，一种零电压转换脉宽调制变换器，包括主电路，以及连接所述主电路的辅助电路，所述零电压转换脉宽调制变换器还包括连接所述主电路和所述辅助电路的复位电路，所述复位电路包括：复位开关管；以及复位二极管，其与所述复位开关管串联连接，用于在只有所述辅助电路的辅助开关管导通的工况下且在所述辅助开关管和所述复位开关管关断后、与所述辅助电路中的相关元器件共同提供所述辅助电路中辅助电感的电流流入所述零电压转换脉宽调制变换器的输出电压或输入电源的电流通路。在一种情况下，所述主电路可包括第一输入电源、第一主开关管、第一主电感、第一主二极管、第一滤波电容，所述第一主电感的第一端连接所述第一输入电源的正极，所述第一主电感的第二端连接所述第一主开关管的高端和所述第一主二极管的阳极，所述第一主开关管的低端连接所述第一输入电源的负极，所述第一主开关管的低端同时通过所述第一滤波电容连接所述第一主二极管的阴极，所述第一滤波电容的两端作为所述零电压转换脉宽调制变换器的输出电压，所述第一主电感的第二端与所述第一主开关管的低端还连接所述辅助电路和所述复位电路；所述辅助电路可包括第一辅助电感、第一辅助开关管、第一辅助二极管，所述第一辅助电感的第一端连接所述复位电路，所述第一辅助电感的第二端连接所述第一辅助开关管的高端和所述第一辅助二极管的阳极，所述第一辅助开关管的低端连接所述复位电路和所述第一主开关管的低端，所述第一辅助二极管的阴极连接所述第一主二极管的阴极；所述复位电路可包括相互串联的第一复位开关管和第一复位二极管，所述第一复位开关管的高端连接所述第一主电感的第二端，所述第一复位开关管的低端连接所述第一复位二极管的阴极，所述第一复位二极管的阳极连接所述第一主开关管的低端。此时，所述复位电路还可包括一机械开关，所述机械开关的第一端连接所述第一复位开关管的高端，所述机械开关的第二端连接所述第一复位开关管的低端；所述主电路还可包括一吸收电容，所述吸收电容的第一端连接所述第一主开关管的高端，所述吸收电容的第二端连接所述第一主开关管的低端。在另一种情况下，所述主电路可包括第二输入电源、第二主开关管、第二主电感、第二主二极管、第二滤波电容，所述第二主开关管的高端连接所述第二输入电源的正极、所述辅助电路和所述复位电路，所述第二主开关管的低端连接所述复位电路、所述辅助电路、所述第二主电感的第一端和所述第二主二极管的阴极，所述第二主电感的第二端连接所述第二滤波电容的第一端，所述第二滤波电容的第二端、所述第二主二极管的阳极共同连接所述第二输入电源的负极，所述第二滤波电容的两端作为所述零电压转换脉宽调制变换器的输出电压；所述辅助电路可包括第二辅助电感、第二辅助开关管、第二辅助二极管，所述第二辅助开关管的高端连接所述第二输入电源的正极，所述第二辅助开关管的低端连接所述第二辅助电感的第一端和所述第二辅助二极管的阴极，所述第二辅助电感的第二端连接所述复位电路，所述第二辅助二极管的阳极连接所述第二输入电源的负极；所述复位电路可包括相互串联的第二复位开关管和第二复位二极管，所述第二复位开关管的高端连接所述第二复位二极管的阳极和所述第二辅助电感的第二端，所述第二复位开关管的低端连接所述第二主开关管的低端，所述第二复位二极管的阴极连接所述第二输入电源的正极。此时，所述复位电路还可包括一机械开关，所述机械开关的第一端连接所述第二复位开关管的高端，所述机械开关的第二端连接所述第二复位开关管的低端；所述主电路还可包括一吸收电容，所述吸收电容的第一端连接所述第二主开关管的高端，所述吸收电容的第二端连接所述第二主开关管的低端。在再一种情况下，所述主电路可包括第三输入电源、第三主开关管、第三主电感、第三主二极管、第三滤波电容，所述第三主开关管的高端连接所述第三输入电源的正极、所述辅助电路和所述复位电路，所述第三主开关管的低端连接所述复位电路、所述辅助电路、所述第三主二极管的阴极和所述第三主电感的第一端，所述第三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零电压转换脉宽调制变换器，其特征在于，包括主电路，以及连接所述主电路的辅助电路，其特征在于，所述零电压转换脉宽调制变换器还包括连接所述主电路和所述辅助电路的复位电路，所述复位电路包括：复位开关管；以及复位二极管，其与所述复位开关管串联连接，用于在只有所述辅助电路的辅助开关管导通的工况下，当所述辅助开关管和所述复位开关管关断时，所述复位二极管与所述辅助电路中的相关元器件共同提供所述辅助电路中辅助电感的电流流入所述零电压转换脉宽调制变换器的输出电压的电流通路；所述主电路包括第一输入电源、第一主开关管、第一主电感、第一主二极管、第一滤波电容，所述第一主电感的第一端连接所述第一输入电源的正极，所述第一主电感的第二端连接所述第一主开关管的高端和所述第一主二极管的阳极，所述第一主开关管的低端连接所述第一输入电源的负极，所述第一主开关管的低端同时通过所述第一滤波电容连接所述第一主二极管的阴极，所述第一滤波电容的两端作为所述零电压转换脉宽调制变换器的输出电压，所述第一主电感的第二端与所述第一主开关管的低端还连接所述辅助电路和所述复位电路；所述辅助电路包括第一辅助电感、第一辅助开关管、第一辅助二极管，所述第一辅助电感的第一端连接所述复位电路，所述第一辅助电感的第二端连接所述第一辅助开关管的高端和所述第一辅助二极管的阳极，所述第一辅助开关管的低端连接所述复位电路和所述第一主开关管的低端，所述第一辅助二极管的阴极连接所述第一主二极管的阴极；所述复位电路包括相互串联的第一复位开关管和第一复位二极管，所述第一复位开关管的高端连接所述第一主电感的第二端，所述第一复位开关管的低端连接所述第一复位二极管的阴极，所述第一复位二极管的阳极连接所述第一主开关管的低端。2.如权利要求1所述的零电压转换脉宽调制变换器，其特征在于，所述复位电路还包括一机械开关，所述机械开关的第一端连接所述第一复位开关管的高端，所述机械开关的第二端连接所述第一复位开关管的低端；所述主电路还包括一吸收电容，所述吸收电容的第一端连接所述第一主开关管的高端，所述吸收电容的第二端连接所述第一主开关管的低端。3.一种零电压转换脉宽调制变换器，其特征在于，包括主电路，以及连接所述主电路的辅助电路，其特征在于，所述零电压转换脉宽调制变换器还包括连接所述主电路和所述辅助电路的复位电路，所述复位电路包括：复位开关管；以及复位二极管，其与所述复位开关管串联连接，用于在只有所述辅助电路的辅助开关管导通的工况下，当所述辅助开关管和所述复位开关管关断时，所述复位二极管与所述辅助电路中的相关元器件共同提供所述辅助电路中辅助电感的电流流入所述零电压转换脉宽调制变换器的输入电源的电流通路；所述主电路包括第二输入电源、第二主开关管、第二主电感、第二主二极管、第二滤波电容，所述第二主开关管的高端连接所述第二输入电源的正极、所述辅助电路和所述复位电路，所述第二主开关管的低端连接所述复位电路、所述辅助电路、所述第二主电感的第一端和所述第二主二极管的阴极，所述第二主电感的第二端连接所述第二滤波电容的第一端，所述第二滤波电容的第二端、所述第二主二极管的阳极共同连接所述第二输入电源的负极，所述第二滤波电容的两端作为所述零电压转换脉宽调制变换器的输出电压；所述辅助电路包括第二辅助电感、第二辅助开关管、第二辅助二极管，所述第二辅助开关管的高端连接所述第二输入电源的正极，所述第二辅助开关管的低端连接所述第二辅助电感的第一端和所述第二辅助二极管的阴极，所述第二辅助电感的第二端连接所述复位电路，所述第二辅助二极管的阳极连接所述第二输入电源的负极；所述复位电路包括相互串联的第二复位开关管和第二复位二极管，所述第二复位开关管的高端连接所述第二复位二极管的阳极和所述第二辅助电感的第二端，所述第二复位开关管的低端连接所述第二主开关管的低端，所述第二复位二极管的阴极连接所述第二输入电源的正极。4.如权利要求3所述的零电压转换脉宽调制变换器，其特征在于，所述复位电路还包括一机械开关，所述机械开关的第一端连接所述第二复位开关管的高端，所述机械开关的第二端连接所述第二复位开关管的低端；所述主电路还包括一吸收电容，所述吸收电容的第一端连接所述第二主开关管的高端，所述吸收电容的第二端连接所述第二主开关管的低端。5.一种零电压转换脉宽调制变换器，其特征在于，包括主电路，以及连接所述主电路的辅助电路，其特征在于，所述零电压转换脉宽调制变换器还包括连接所述主电路和所述辅助电路的复位电路，所述复位电路包括：复位开关管；以及复位二极管，其与所述复位开关管串联连接，用于在只有所述辅助电路的辅助开关管导通的工况下，当所述辅助开关管和所述复位开关管关断时，所述复位二极管与所述辅助电路中的相关元器件共同提供所述辅助电路中辅助电感的电流流入所述零电压转换脉宽调制变换器的输入电源的电流通路；所述主电路包括第三输入电源、第三主开关管、第三主电感、第三主二极管、第三滤波电容，所述第三主开关管的高端连接所述第三输入电源的正极、所述辅助电路和所述复位电路，所述第三主开关管的低端连接所述复位电路、所述辅助电路、所述第三主二极管的阴极和所述第三主电感的第一端，所述第三主二极管的阳极连接所述第三滤波电容的第一端，所述第三滤波电容的第二端和所述第三主电感的第二端共同连接所述第三输入电源的负极，所述第三滤波电容的两端作为所述零电压转换脉宽调制变换器的输出电压；所述辅助电路包括第三辅助电感、第三辅助开关管、第三辅助二极管，所述第三辅助开关管的高端连接所述第三输入电源的正极，所述第三辅助开关管的低端连接所述第三辅助电感的第一端和所述第三辅助二极管的阴极，所述第三辅助电感的第二端连接所述复位电路，所述第三辅助二极管的阳极连接所述第三滤波电容的第一端；所述复位电路包括相互串联的第三复位开关管和第三复位二极管，所述第三复位开关管的高端连接所述第三复位二极管的阳极和所述第三辅助电感的第二端，所述第三复位开关管的低端连接所述第三主开关管的低端，所述第三复位二极管的阴极连接所述第三输入电源的正极。6.如权利要求5所述的零电压转换脉宽调制变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：范家闩，
申请(专利权)人：深圳市科陆电子科技股份有限公司，深圳市科陆变频器有限公司，深圳市科陆电源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：