转换开关变换及控制电路制造技术

本申请涉及一种转换开关变换及控制电路，包括谐振电路、主开关管、辅助开关管、同步整流管、第一二极管、电压检测电路、电压输出端和控制器，控制器连接主开关管、辅助开关管和同步整流管的控制端，主开关管的第一端用于连接外部电源的负极，第二端用于连接外部电源的正极，且连接同步整流管的第二端，同步整流管的第一端连接电压输出端；谐振电路和辅助开关管串联后一端连接主开关管的第二端，另一端连接主开关管的第一端，第一二极管的阳极连接谐振电路和辅助开关管的公共端，第一二极管的阴极连接同步整流管的第一端。通过控制器的控制消除了主开关管在开关过程中电压、电流的重叠，从而使主开关管实现零电流关断，有效降低开关损耗。

【技术实现步骤摘要】
转换开关变换及控制电路
本申请涉及开关控制
，特别是涉及一种转换开关变换及控制电路。
技术介绍
开关在开通或者关断时，器件上的电压(或电流)不等于零，即强迫器件在此时关断，因此在开关过程中电压、电流均不为零，出现了重叠，有非常显著的开关损耗，传统的开关在开通或关断时，开关损耗大，亟需一种可减小开关损耗的控制电路。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可减小开关损耗的转换开关变换及控制电路。一种转换开关变换及控制电路，包括谐振电路、主开关管、辅助开关管、同步整流管、第一二极管、电压检测电路、电压输出端和控制器，所述控制器连接所述主开关管的控制端、所述辅助开关管的控制端和所述同步整流管的控制端，所述主开关管的第一端用于连接外部电源的负极，所述主开关管的第二端用于连接外部电源的正极，且连接所述同步整流管的第二端，所述同步整流管的第一端连接所述电压输出端；所述谐振电路和所述辅助开关管串联后一端连接所述主开关管的第二端，另一端连接所述主开关管的第一端，所述第一二极管的阳极连接所述谐振电路和所述辅助开关管的公共端，所述第一二极管的阴极连接所述同步整流管的第一端，所述电压检测电路连接所述电压输出端和所述控制器；所述电压检测电路用于检测输出电压并发送至所述控制器；所述控制器用于根据接收的所述输出电压和预设电压输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，所述第一控制信号用于控制所述主开关管在所述主开关管的电流自然过零时关断，所述第二控制信号用于控制所述辅助开关管的开通和关断，所述第三控制信号用于控制所述同步整流管的开通和关断。上述转换开关变换及控制电路，控制器用于根据接收的输出电压和预设电压输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，通过控制器输出第二控制信号和第三控制信号分别控制辅助开关管和同步整流管的开通、关闭产生LC振荡，对主开关管的驱动波形进行整形，使主开关管的电流按正弦的规律变化，并在主开关管的电流自然过零时输出第一控制信号控制主开关管关断，消除了主开关管在开关过程中电压、电流的重叠，从而使主开关管实现零电流关断，减小开关损耗。附图说明图1为一个实施例中转换开关变换及控制电路结构框图；图2为另一个实施例中转换开关变换及控制电路结构框图；图3为又一个实施例中转换开关变换及控制电路结构示意图；图4为又一个实施例中转换开关变换及控制电路结构示意图；图5为又一个实施例中转换开关变换及控制电路结构示意图；图6为一个实施例中转换开关变换及控制电路零电流开关工作波形示意图。具体实施方式在一个实施例中，如图1所示，一种转换开关变换及控制电路，包括谐振电路130、主开关管T、辅助开关管T1、同步整流管T2、第一二极管D1、电压检测电路120、电压输出端U0和控制器110，控制器110连接主开关管T的控制端、辅助开关管T1的控制端和同步整流管T2的控制端，主开关管T的第一端用于连接外部电源的负极，主开关管T的第二端用于连接外部电源的正极，且连接同步整流管T2的第二端，同步整流管T2的第一端连接电压输出端U0；谐振电路130和辅助开关管T1串联后一端连接主开关管T的第二端，另一端连接主开关管T的第一端，第一二极管D1的阳极连接谐振电路130和辅助开关管T1的公共端，第一二极管D1的阴极连接同步整流管T2的第一端，电压检测电路120连接电压输出端U0和控制器110；电压检测电路120用于检测输出电压并发送至控制器110；控制器110用于根据接收的输出电压和预设电压输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号。具体地，第一控制信号用于控制主开关管在主开关管的电流自然过零时关断，第二控制信号用于控制辅助开关管的开通和关断，第三控制信号用于控制同步整流管的开通和关断。在本实施例中，转换开关变换及控制电路为同步整流升压变换器的准谐振零电流转换开关变换及控制电路，外部电源为输入直流电源Ud，也可以是光伏产生的电压或其他直流供电设备，控制器为数字控制芯片如单片机、DSP、FPGA等，预设电压为预先存储在控制器中的电压。控制器通过输出第二控制信号和第三控制信号分别控制辅助开关管和同步整流管在主开关管需要开关状态转变的时候启动谐振电路，对主开关管的驱动波形进行整形，造成主开关管的零电流关断条件，在达到关断条件时输出第一控制信号控制主开关管关断，主功率开关管完成状态转换以后，控制关断辅助开关管，使辅助开关管停止工作，电路重新回到PWM方式下运行。通过控制器控制辅助开关管时，辅助开关管也可以在零电流条件下完成导通与关断的过程。进一步地，在本实施例中，主开关管、辅助开关管和同步整流管可以是MOS管、IGBT、三极管等具有可控开关能力的器件。上述转换开关变换及控制电路，控制器用于根据接收的输出电压和预设电压输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，通过控制器输出第二控制信号和第三控制信号分别控制辅助开关管和同步整流管的开通、关闭产生LC振荡，第三控制信号的驱动波形与第一控制信号的驱动波形互补，但仍存在一定极小间隔的死区，实现对主开关管的驱动波形进行整形，使主开关管的电流按正弦的规律变化，并在主开关管的电流自然过零时输出第一控制信号控制主开关管关断，消除了主开关管在开关过程中电压、电流的重叠，从而使主开关管实现零电流关断，减小开关损耗，提高变换效率。同时，谐振过程限制了开关过程中电压和电流的变化率，使开关噪声减小，进一步地，根据输出电压和预设电压的差值输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，分别调节占空比控制主开关管、辅助开关管和同步整流管的开通和关断时间，可调整电路的环流能量，可在很宽的变化范围内实现软开关操作。在一个实施例中，谐振电路130包括谐振电容Cr和谐振电感Lr，谐振电容Cr的一端连接主开关管的第二端，谐振电容Cr的另一端连接谐振电感Lr的一端，谐振电感Lr的另一端连接辅助开关管和同步整流管的公共端。具体地，谐振电感Lr与谐振电容Cr构成谐振回路，控制器控制辅助开关管和同步整流管在需要开关状态转变的时候启动谐振电路，对主开关管的驱动波形进行整形，使主开关管的电压(或电流)按正弦的规律变化。在一个实施例中，如图2所示，转换开关变换及控制电路还包括均连接控制器110的第一驱动电路140、第二驱动电路150和第三驱动电路160，控制器110通过第一驱动电路140连接主开关管T的控制端，控制器110通过第二驱动电路150连接辅助开关管T1的控制端，控制器通过第三驱动电路160连接同步整流管T2的控制端。具体地，第一驱动电路对控制器输出的第一控制信号进行对应放大处理，以满足主开关管所需的驱动能力；同理，第二驱动电路对控制器输出的第二控制信号进行对应放大处理，以满足辅助开关管所需的驱动能力；第三驱动电路对控制器输出的第三控制信号进行对应放大处理，以满足同步整流管所需的驱动能力，在本实施例中，第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号为PWM信号。在一个实施例中，如图3所示，转换开关变换及控制电路还包括第一检测电压调理电路170，电压检测电路120通过第一检测电压调理电路170连接控制器110。具体地，电压检测电路用于检测输出端Uo两端的电压，第一检测电压调理电路将检测出的电压进行处理成可让处理器识别和安全运行的信号。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转换开关变换及控制电路，其特征在于，包括谐振电路、主开关管、辅助开关管、同步整流管、第一二极管、电压检测电路、电压输出端和控制器，所述控制器连接所述主开关管的控制端、所述辅助开关管的控制端和所述同步整流管的控制端，所述主开关管的第一端用于连接外部电源的负极，所述主开关管的第二端用于连接外部电源的正极，且连接所述同步整流管的第二端，所述同步整流管的第一端连接所述电压输出端；所述谐振电路和所述辅助开关管串联后一端连接所述主开关管的第二端，另一端连接所述主开关管的第一端，所述第一二极管的阳极连接所述谐振电路和所述辅助开关管的公共端，所述第一二极管的阴极连接所述同步整流管的第一端，所述电压检测电路连接所述电压输出端和所述控制器；所述电压检测电路用于检测输出电压并发送至所述控制器；所述控制器用于根据接收的所述输出电压和预设电压输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，所述第一控制信号用于控制所述主开关管在所述主开关管的电流自然过零时关断，所述第二控制信号用于控制所述辅助开关管的开通和关断，所述第三控制信号用于控制所述同步整流管的开通和关断。

【技术特征摘要】
1.一种转换开关变换及控制电路，其特征在于，包括谐振电路、主开关管、辅助开关管、同步整流管、第一二极管、电压检测电路、电压输出端和控制器，所述控制器连接所述主开关管的控制端、所述辅助开关管的控制端和所述同步整流管的控制端，所述主开关管的第一端用于连接外部电源的负极，所述主开关管的第二端用于连接外部电源的正极，且连接所述同步整流管的第二端，所述同步整流管的第一端连接所述电压输出端；所述谐振电路和所述辅助开关管串联后一端连接所述主开关管的第二端，另一端连接所述主开关管的第一端，所述第一二极管的阳极连接所述谐振电路和所述辅助开关管的公共端，所述第一二极管的阴极连接所述同步整流管的第一端，所述电压检测电路连接所述电压输出端和所述控制器；所述电压检测电路用于检测输出电压并发送至所述控制器；所述控制器用于根据接收的所述输出电压和预设电压输出第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，所述第一控制信号用于控制所述主开关管在所述主开关管的电流自然过零时关断，所述第二控制信号用于控制所述辅助开关管的开通和关断，所述第三控制信号用于控制所述同步整流管的开通和关断。2.根据权利要求1所述的转换开关变换及控制电路，其特征在于，所述谐振电路包括谐振电容和谐振电感，所述谐振电容的一端连接所述主开关管的第二端，所述谐振电容的另一端连接所述谐振电感的一端，所述谐振电感的另一端连接所述辅助开关管和所述同步整流管的公共端。3.根据权利要求1所述的转换开关变换及控制电路，其特征在于，还包括均连接所述控制器的第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志刚，曲东瑞，冯重阳，刘含，陈宁宁，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44