本发明专利技术公开了一种用于BUCK电路的ZCT开关电路，包括BUCK电路、辅助电感L1、电感L3、电容C3和快恢复二极管D3，BUCK电路包括主开关管K1和主电感L2，辅助电感L1的两端分别与主开关管K1和主电感L2的一端相连，辅助电感L1的电感值小于主电感L2的电感值；电容C3的一端与辅助电感L1和主开关管K1的连接处相连，另一端与快恢复二极管D3的负极相连，快恢复二极管D3正极与地GND相连，电感L3的一端与电容C3和快恢复二极管D3的连接处相连，另一端与输入端Vin相连。本发明专利技术针对普通BUCK电路存在的问题，提供一种采用辅助电感及复位回路的简单原理技术，解决了BUCK主管开通时的严重损耗及电磁辐射，并巧妙采用有源能量吸收技术理想地实现了ZCT的目标。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及DC/DC转换电路领域，特别涉及到一种各方面性能优异且原理简单的用于BUCK电路的ZCT(零电流开关)开关电路。
技术介绍
在DC/DC转换器领域，BUCK电路原理简单因而有着非常广泛的运用。然而这个电路存在一个比较明显的难点，尤其是在高频工作条件下。如图1和图2所示的基本BUCK电路及其主开关管K11的开关波形图，由于续流二极管D11的反向恢复特性，导致在主开关管K11在开通瞬间会产生一个巨大的瞬间环流。虽然瞬间环流的时间极短，在几十至几百纳秒左右，但其破坏性巨大。不仅会造成主开关管K11及续流二极管D11严重的开关损耗，而且产生了严重的EMC干扰。在续流二极管D11采用MOS管同步整流的情况下，因MOS管的体二极管的恢复特性普遍不良，这个问题会更加突出，严重影响了正常工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种用于BUCK电路的ZCT开关电路，以解决上述问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种用于BUCK电路的ZCT开关电路，包括BUCK电路，BUCK电路包括主开关管K1和主电感L2，还包括辅助电感L1、电感L3、电容C3和快恢复二极管D3，辅助电感L1的两端分别与主开关管K1和主电感L2的一端相连，辅助电感L1的电感值小于主电感L2的电感值；电容C3的一端与辅助电感L1和主开关管K1的连接处相连，另一端与快恢复二极管D3的负极相连，快恢复二极管D3正极与地GND相连，电感L3的一端与电容C3和快恢复二极管D3的连接处相连，另一端与输入端Vin相连。进一步的，所述主电感L2和辅助电感L1连接的一端与地GND之间设有续流二极管D1，主电感L2的另一端与地之间设有电容C4。进一步的，所述续流二极管D1可以替代为MOS管。进一步的，所述还包括一个同步整流管K2，同步整流管K2为N沟道MOS管，同步整流管K2的栅极引出，同步整流管K2的漏极与续流二极管D1的负极相连，同步整流管K2的源极接地，续流二极管D1的负极与主电感L2的一端相连，续流二极管D1的正极与地GND相连。进一步的，所述主开关管K1为N沟道MOS管，主开关管K1的漏极与输入端Vin相连，主开关管K1的源极与辅助电感L1相连，主开关管K1的栅极通过脉冲变压器电路进行隔离驱动。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术通过增加一个辅助电感L1与主电感L2串联，利用小电感电流不能突变的续流特性，使得主开关管K1开通时电流可以缓慢上升。利用续流二极管D1的续流特性使得小电感可以获得有效的复位路径。复位电压通过一个小电流的电感L3与主开关管K1联动可以使得复位能量无损注入输入侧。由于复位电压可以控制较高，使得复位时间很短，非常利于在大占空比条件下工作。本专利技术采用简单的抑制技术，利用串接电感及相关辅助开关解决了这个电路的更本难点，解决了普通BUCK电路在高频下工作时，因续流管的恢复速度及巨大的恢复电流对主开关管及续流管产生的高功耗及严重的EMC问题。本专利技术只用了几个简单的低成本器件，电路原理简单、可以在很高的占空比条件下可靠工作，对电路的其它功能和指标没有任何影响。本专利技术不需要加入辅助功率开关及相配套的时序驱动电路，而只是加入几个无源器件就取得了非常明显的改善效果；同时也不需要接入谐振电容、谐振电感等有大电流环流流过的无源器件，成本低廉、性能好且工作可靠，适合大范围推广。附图说明图1为本专利技术所述的基本BUCK电路。图2为本专利技术所述的主开关管K11的电流波形示意图。图3为本专利技术所述的一种用于BUCK电路的ZCT开关电路。图4为本专利技术所述的主开关管K1的电流波形示意图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。参见图3和图4，本专利技术所述的一种用于BUCK电路的ZCT开关电路，包括主开关管K1、主电感L2、辅助电感L1、电感L3和钳位电路，实现复位及能量的回馈，有效避免了主开关管K1的电流出现巨大的瞬间环流现象。主电感L2和辅助电感L1连接的一端与地GND之间设有续流二极管D1或整流MOS管。主电感L2的另一端与地之间设有电容C4。主开关管K1、主电感L2和续流二极管D1构成了普通BUCK电路的基本结构。辅助电感L1一般设置在1uH左右，主要是为了抑制开通时的浪涌电流。这部分浪涌电流除了主电感L2在电流连续状态下工作时的起始电流外，还包含快恢复二极管D3的瞬间恢复电流及主电感L2本身的分布电容造成的震荡电流。续流二极管D1因辅助电感L1的存在其恢复电流也受到的抑制，非常有利于使用MOS管替代续流二极管D1同步工作实现同步整流的应用。辅助电感L1的两端分别与主开关管K1和主电感L2的一端相连。主电感L2和辅助电感L1串联构成一个串联回路，主电感L2的另一端与输出端Vo相连。辅助电感L1的电感值小于主电感L2的电感值。电容C3和快恢复二极管D3串联构成钳位电路，在主开关管K1关断时构成一个辅助电感L1的去磁复位回路，为后续主开关管K1开通周期的零电流开通创造条件。电容C3的一端与辅助电感L1和主开关管K1的连接处相连，另一端与快恢复二极管D3的负极相连。快恢复二极管D3正极与地GND相连。电感L3为小电流电感，电感L3的一端与电容C3和快恢复二极管D3的连接处相连，另一端与输入端Vin相连。电感L3与主开关管K1联动使得辅助电感L1的励磁能量返回至电网端。电感L3和电容C3构成复位电路。复位电路可以使得辅助电感L1的电流在主开关管K1关断期间得到复位，即其储能快速释放，以利于下个周期主开关管K1导通时实现零电流开通。能量在电容C3上储存，储存在电容C3上的能量需要释放才能保持稳态平衡。本专利技术利用一个跨接到电源的输入端Vin的电感L3可以把电容C3上的能量先转移到电感L3上，然后再释放到电网中去，并且不会产生额外的损耗。还包括同步整流驱动电路，同步整流驱动电路包括一个同步整流管K2。同步整流管K2为N沟道MOS管，同步整流管K2的栅极引出，同步整流管K2的漏极与续流二极管D1的负极相连，同步整流管K2的源极接地。续流二极管D1的负极与主电感L2的一端相连，续流二极管D1的正极与地GND相连。是否需要接入同步整流管K2取决于对效率的追求。在BUCK电路长期工作于高电压输入状态即小占空比工作条件下，续流二极管D1的功耗会有比较大的占比。采用以上附加ZCT电路后，对同步整流管K2的要求仅限于比较低的导通损耗和电流及耐压规格，其本身体二极管的恢复速度没有特殊要求，可以非常方便选型。主开关管K1为N沟道MOS管。主开关管K1的漏极与输入端Vin相连，主开关管K1的源极与辅助电感L1相连。考虑到电容C1上的负压，上管驱动不能采用普通上位驱动芯片，应使用脉冲变压器T1做隔离驱动。主开关管K1的栅极通过脉冲变压器电路隔离实现上管驱动。脉冲变压器电路包括脉冲变压器T1，脉冲变压器T1的原边的同名端通过电容C1与主开关管K1的栅极相连，脉冲变压器T1的原边的异名端与主开关管K1的源极相连。脉冲变压器T1的副边的异名端通过电容C2与地GND相连，脉冲变压器T1的副边的同名端引出与150Hz的PWM相连。本专利技术可作为一种车载DC/DC电源的前本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于BUCK电路的ZCT开关电路，包括BUCK电路，BUCK电路包括主开关管K1和主电感L2，其特征在于：还包括辅助电感L1、电感L3、电容C3和快恢复二极管D3，辅助电感L1的两端分别与主开关管K1和主电感L2的一端相连，辅助电感L1的电感值小于主电感L2的电感值；电容C3的一端与辅助电感L1和主开关管K1的连接处相连，另一端与快恢复二极管D3的负极相连，快恢复二极管D3正极与地GND相连，电感L3的一端与电容C3和快恢复二极管D3的连接处相连，另一端与输入端Vin相连。
【技术特征摘要】
1.一种用于BUCK电路的ZCT开关电路，包括BUCK电路，BUCK电路包括主开关管K1和主电感L2，其特征在于：还包括辅助电感L1、电感L3、电容C3和快恢复二极管D3，辅助电感L1的两端分别与主开关管K1和主电感L2的一端相连，辅助电感L1的电感值小于主电感L2的电感值；电容C3的一端与辅助电感L1和主开关管K1的连接处相连，另一端与快恢复二极管D3的负极相连，快恢复二极管D3正极与地GND相连，电感L3的一端与电容C3和快恢复二极管D3的连接处相连，另一端与输入端Vin相连。2.根据权利要求1所述的用于BUCK电路的ZCT开关电路，其特征在于：所述主电感L2和辅助电感L1连接的一端与地GND之间设有续流二极管D1，主电感L2的另一端与地之间设有...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶敬恒，张红彬，
申请(专利权)人：嘉善中正新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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