软开关电路单元及功率变换器制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种软开关电路单元及功率变换器，软开关电路单元包括：谐振电感

【技术实现步骤摘要】
软开关电路单元及功率变换器


[0001]本专利技术实施例涉及电力电子领域，具体而言，涉及一种软开关电路单元及功率变换器
。

技术介绍

[0002]在通信系统及能量存储系统中的
DC/DC
功率变换器中常采用升降压
(buck
‑
boost)
拓扑来实现直流
/
直流变换功能
。
如图1所示
buck
‑
boost
拓扑，该拓扑的工作原理为：
Q1
闭合，电源的输入电压
Vin
给电感
L1
存储能量；
Q1
断开，电感
L1
经过二极管
D1
释放能量，向负载提供输出电压
Vout
，如此周而复始，实现输入电压
Vin
到输出电压
Vout
的转换
。
然而在实践中发现，在
Q1
导通瞬间，二极管
D1
会承受
Vin+Vout
的电压
。
在
D1
反向恢复过程中，这将产生较大的反向恢复损耗
。
[0003]为解决反向恢复损耗大的问题，现有技术中提出
buck
‑
boost
拓扑电路工作在以下三种模式：第一种，断续模式
。
第二种，临界模式
。
第三种，最小电流过零的连续模式<br/>。
然而在实践中发现，上述三种模式下均存在相同的缺陷：在负载较大的情况下，电感电流的平均值较大，实现电感电流过零非常困难，需满足电感电流的最大值达到平均值的两倍及以上
。
且在电感电流过零的实现过程中，会给电感带来极大的铜损和磁损，同时会给
Q1
带来极大的关断损耗
。
基于上述分析，上述三种模式比较适合小功率转换；当所需转换的输出功率较大时，现有技术中仍然存在二极管的反向恢复损耗较大的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种软开关电路单元及功率变换器，以解决相关技术中二极管在反向恢复的过程中反向恢复损耗大的问题
。
[0005]根据本专利技术的一个实施例，提供了一种软开关电路单元，包括：谐振电感；第一辅助开关，所述第一辅助开关的第一端与所述谐振电感的第一端连接；第二辅助开关，所述第二辅助开关的第一端与所述谐振电感的第二端连接，所述第二辅助开关的第二端与所述第一辅助开关的第二端连接，所述第一辅助开关和第二辅助开关之间连接有第一稳定电平；第一箝位二极管，所述第一箝位二极管的阳极与所述谐振电感的第一端和第一辅助开关的第一端连接，所述第一箝位二极管的阴极连接至第二稳定电平，以对所述第一辅助开关两端的电压进行箝位
。
[0006]在一个示例性实施例中，还包括：第二箝位二极管，所述第二箝位二极管的阳极与所述谐振电感的第二端和第二辅助开关的第一端连接，所述第二箝位二极管的阴极连接至第三稳定电平，以对所述第二辅助开关两端的电压进行箝位
。
[0007]在一个示例性实施例中，所述第一辅助开关和
/
或所述第二辅助开关的类型为以下之一：金属氧化物半导体场效应晶体管
MOSFET、
绝缘栅双极型晶体管
IGBT、
集成门极换流晶闸管
IGCT、
三极管
。
[0008]在一个示例性实施例中，所述第一箝位二极管和
/
或所述第二箝位二极管为分立
二极管或具有体二极管的元件
。
[0009]在一个示例性实施例中，所述第一稳定电平或第二稳定电平或所述第三稳定电平为以下之一：地电平
、
正电平
、
负电平
。
[0010]在一个示例性实施例中，所述谐振电感为主功率电感的耦合电感或由主功率电感的耦合电感和分立电感串联而成的电感
。
[0011]根据本专利技术的另一个实施例，提供了一种功率变换器，包括：
DC/DC
变换电路和所述软开关电路单元，其中，所述软开关电路单元的谐振电感与所述
DC/DC
变换电路的主功率电感磁耦合
。
[0012]在一个示例性实施例中，所述
DC/DC
变换电路还包括：电容，所述电容与所述
DC/DC
变换电路的主开关并联
。
[0013]在一个示例性实施例中，所述电容为以下之一：所述主开关的结电容或者外部电容
。
[0014]在一个示例性实施例中，所述
DC/DC
变换电路包括以下之一：升降压
BUCK
‑
BOOST
电路
、
降压
BUCK
电路
、
升压
BOOST
电路
。
[0015]在本专利技术的上述实施例中，通过提供一种包括谐振电感
、
第一辅助开关
、
第二辅助开关和第一箝位二极管的软开关电路单元，解决了在所需转换的输出功率较大时二极管反向恢复损耗大的问题
。
附图说明
[0016]图1是现有的
buck
‑
boost
拓扑电路结构示意图；
[0017]图2是根据本专利技术实施例的软开关电路单元的结构示意图；
[0018]图3是根据本专利技术实施例的软开关电路单元的结构示意图；
[0019]图4是根据本专利技术场景实施例的软开关电路单元的结构示意图；
[0020]图5是根据本专利技术场景实施例的软开关电路单元的结构示意图；
[0021]图6是根据本专利技术实施例的一种功率变换器的结构示意图；
[0022]图7是根据本专利技术场景实施例的一种功率变换器的结构示意图；
[0023]图8是根据本专利技术场景实施例的一种功率变换器工作波形图；
[0024]图9是根据本专利技术场景实施例的一种功率变换器工作模式示意图；
[0025]图
10
是根据本专利技术场景实施例的一种功率变换器工作模式示意图；
[0026]图
11
是根据本专利技术场景实施例的一种功率变换器工作模式示意图；
[0027]图
12
是根据本专利技术场景实施例的一种功率变换器工作模式示意图；
[0028]图
13
是根据本专利技术场景实施例的一种功率变换器工作模式示意图
。
具体实施方式
[0029]下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术的实施例
。
[0030]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种软开关电路单元，其特征在于，包括：谐振电感；第一辅助开关，所述第一辅助开关的第一端与所述谐振电感的第一端连接；第二辅助开关，所述第二辅助开关的第一端与所述谐振电感的第二端连接，所述第二辅助开关的第二端与所述第一辅助开关的第二端连接，所述第一辅助开关和第二辅助开关之间连接有第一稳定电平；第一箝位二极管，所述第一箝位二极管的阳极与所述谐振电感的第一端和第一辅助开关的第一端连接，所述第一箝位二极管的阴极连接至第二稳定电平，以对所述第一辅助开关两端的电压进行箝位
。2.
根据权利要求1所述的软开关电路单元，其特征在于，还包括：第二箝位二极管，所述第二箝位二极管的阳极与所述谐振电感的第二端和第二辅助开关的第一端连接，所述第二箝位二极管的阴极连接至第三稳定电平，以对所述第二辅助开关两端的电压进行箝位
。3.
根据权利要求2所述的软开关电路单元，其特征在于，所述第一辅助开关和
/
或所述第二辅助开关的类型为以下之一：金属氧化物半导体场效应晶体管
MOSFET、
绝缘栅双极型晶体管
IGBT、
集成门极换流晶闸管
IGCT、
三极管
。4.
根据权利要求2所述的软开关电路单元，其特征在于，所述第一箝位二极管和
/
或所述第二箝位二极管为分立二极管或具有体二极管的元件
。5.
根据权利要求2所述的软开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡永辉，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：