专利名称：一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直流-直流变换器或者直流-交流变换器的软开关电路，尤其涉及一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路。
背景技术：
直流-直流(DC-DC)变换或直流-交流(DC-AC)变换器，由电子开关元件控制整体电路的动作；变换器常用到的开关元件有绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)、功率金属氧化物半导体场效用晶体管(MOSFET)、可关断晶闸管(GTO)、电力晶体管(GTR或BJT)，晶闸管(可控硅SCR)等。变换器按其拓扑结构分为半桥、全桥式变换器；按其输出可分为直流-直流(DC-DC)变换、直流-交流(DC-AC)变换器；按其切换方式可分为硬式切换(Hard Switching，硬开关)、柔性切换(Soft Switching，软开关)。一般变换器采用传统硬切换(Hard Switching)方式，因此若操作频率增加时，开关元件在导通和截止时的切换损耗也随着增加，除了造成能量的损失外也使开关元件的温度升高，可能造成电子开关元件损坏。开关元件硬切换(Hard Switching)动作也会产生电压、电流突波，使电路元件硬的应力增加，亦成为电磁干扰(Electromagnetic Interference, EMI)的来源。柔性切换(Soft Switching)是目前运用直流-直流(DC-DC) 变换或直流-交流(DC-AC)变换器的一种技术，柔性切换技术一般可分为零电压切换Gero Voltage Switching, ZVS)及零电流切换(Zero Current Switching, ZCS)两种方式，利用柔性切换技术用来减少开关元件切换过程中电压与电流的重叠时间，改善开关元件的切换损耗和电磁干扰问题。柔性切换，一般要求电路工作在谐振或准谐振状态。目前电路谐振跟踪一般采用 PLL跟踪。锁相环(PLL，Phase-Locked Loop的简称)，是一种反馈控制电路，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。锁相环通常由鉴相器(PD，Phase Detector)、环路滤波器(LF, Loop Filter)和压控振荡器(VC0, Voltage Controlled Oscillator)三部分组成。锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它的作用是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号转换成uD (t)电压信号输出，该信号经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压uC (t)，对振荡器输出信号的频率实施控制。谐振槽路，是指调A回路或谐振回路，在含有电容和电感的电路中，如果电容和电感并联，可能出现在某个很小的时间段内电容的电压逐渐升高，而电流却逐渐减少；与此同时电感的电流却逐渐增加，电感的电压却逐渐降低。而在另一个很小的时间段内电容的电压逐渐降低，而电流却逐渐增加；与此同时电感的电流却逐渐减少，电感的电压却逐渐升高。电压的增加可以达到一个正的最大值，电压的降低也可达到一个负的最大值，同样电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化，此时我们称为电路发生电的振荡。电路振荡现象可能逐渐消失，也可能持续不变地维持着。当振荡持续维持时，我们称之为等幅振荡，也称为谐振。由于谐振槽路参数的变化，常常导致电路工作出现硬切换，电磁干扰加剧，同时导致电子开关元件切换损耗加大，造成电子开关元件温度过高，有可能造成电子开关元件损坏。
发明内容为了克服现有的直流-直流(DC-DC)变换或直流-交流(DC-AC)变换器柔性切换的不足，本实用新型提供了一种柔性开关电路，能自动跟踪谐振槽路参数变化，使电子开关元件始终实现柔性切换。为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路，包括整流电路和高频逆变输出电路，整流电路将三相交流电转换成直流，以便进行高频逆变；高频逆变输出电路完成直流到交流的逆变；所述的高频逆变输出电路上连有电流或电压信号检测传感器。作为优选，所述的电流或电压信号检测传感器BL上连有过流检测电路，过流检测电路由比较器组成。 作为优选，所述的过流检测电路上连有信号整形电路和驱动信号合成电路，信号整形电路由比较器组成，驱动信号合成电路由D触发器组成。作为优选，所述的驱动信号合成电路上连有死区保护电路，使功率器件开关转换时形成死区保护。作为优选，所述的死区保护电路上连有驱动保护电路，保护全桥功率器件桥臂同一侧的两个器件不会直通。作为优选，所述的整流电路上连有稳压电源，为线路各部分提供各种所需要的电压源。作为优选，所述的整流电路由三相全桥和滤波电容组成。作为优选，所述的高频逆变输出电路，由光电耦合、功率全桥、输出电容和负载电感组成，功率全桥交替导通，完成直流到交流的逆变。由于功率全桥在高压电路部分，驱动信号由光电耦合电路隔离驱动。本实用新型克服了现有的直流-直流(DC-DC)变换或直流-交流(DC-AC)变换器柔性切换的不足，能自动跟踪谐振槽路参数变化，使电子开关元件始终实现柔性切换。
图1为本实用新型所述的一较佳实施例的一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路的结构简图；图2为本实用新型所述的一较佳实施例的过流检测电路的电路示意图；图3为本实用新型所述的一较佳实施例的信号整形电路和驱动信号合成电路的电路示意图；图4为本实用新型所述的一较佳实施例的死区保护电路和驱动保护电路的电路示意图。
具体实施方式
以下结合附图1至4与实施例对本实用新型作进一步详细描述。 实施例一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路，如图1至4所示包括整流电路2和高频逆变输出电路3，整流电路2将50hz三相交流电转换成直流，然后经高频逆变输出电路 3完成直流逆变到20-40Khz高频交流。整流电路2上连有稳压电源1，为线路各部分提供各种所需要的电压源。高频逆变输出电路3上连有电流或电压信号检测传感器4，电流或电压信号检测传感器4上连有过流检测电路5，电流或电压信号检测传感器4检测到20-40Khz 高频交流的电流或电压信号，并将这个信号输入到过流检测电路5，过流检测电路5上连有信号整形电路6和驱动信号合成电路7，当电路电流大于一定值时，封锁驱动信号，电路停止工作。驱动信号合成电路7上连有死区保护电路8，使功率器件开关转换时形成死区保护。死区保护电路8上连有驱动保护电路9，保护全桥功率器件桥臂同一侧的两个器件不会直通。在图2中，过流检测电路5由比较器ula、ulb组成，R21、R23串联接到正电压vcc， R21、R23起分压作用，将比较器ula的参考电位端设置成合适的电压，电流或电压信号检测传感器4信号连接到比较器的信号输入端，当电路电流大于一定值时，与门u4d输出地电平，封锁驱动信号，电路停止工作。R25、R26串联到负电压vss，R25.R26起分压作用，将比较器ulb的参考电位端设置成合适的电压，电流或电压信号检测传感器4信号连接到比较器的信号输入端，当电路电流大于一定值时，u4d输出地电平，封锁驱动信号，电路停止工作。在图3中，信号整形电路6由比较器组成，R27、I^9串联接到正电压vcc，R27、R29 起分压作用，将比较器ulc的参考电位端设置成合适的电压，R30、R32串联接到负电压 VSS，R30、R32起到分压作用，将比较器uld的参考电位端设置成合适的电压，电流或电压信号检测传感器4连接到比较器的信号输入端，比较器将交变的信号变换成高低脉冲信号。 该信号连到驱动信号合成电路7。驱动信号合成电路7由两个D触发器u2a、u2b构成。在图4中，死区保护电路8，由电阻电容构成rc延时电路，到与门的输入端。R33、 C2和R34、C3参数的不同，可以使与门u3a输出低电平比输出高电平延时时间长。使功率器件开关转换时形成死区保护。与门U!3b为另一路功率器件开关转换时形成死区保护电路 8。驱动保护电路8由3个与门Ma、u4b、Mc和一个反门ufe组成。保证驱动信号a、b不会同时为高电平。保护全桥功率器件桥臂同一侧的两个器件不会直通。总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。
权利要求1.一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路，包括整流电路(2)和高频逆变输出电路(3 )，整流电路(2 )将三相交流电转换成直流，以便进行高频逆变；高频逆变输出电路(3 ) 完成直流到交流的逆变；其特征在于所述的高频逆变输出电路(3)上连有电流或电压信号检测传感器(4)。
2.根据权利要求1所述的一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路，其特征在于 所述的电流或电压信号检测传感器(4 )上连有过流检测电路(5 )，过流检测电路(5 )由比较器组成。
3.根据权利要求2所述的一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路，其特征在于 所述的过流检测电路(5)上连有信号整形电路(6)和驱动信号合成电路(7)，信号整形电路 (6)由比较器组成，驱动信号合成电路(7)由D触发器组成。
4.根据权利要求3所述的一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路，其特征在于 所述的驱动信号合成电路(7)上连有死区保护电路(8)，使功率器件开关转换时形成死区保护。
5.根据权利要求4所述的一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路，其特征在于 所述的死区保护电路(8)上连有驱动保护电路(9)，保护全桥功率器件桥臂同一侧的两个器件不会直通。
6.根据权利要求1所述的一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路，其特征在于 所述的整流电路(2)上连有稳压电源(1)，为线路各部分提供各种所需要的电压源。
7.根据权利要求1所述的一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路，其特征在于 所述的整流电路(2)由三相全桥和滤波电容组成。
8.根据权利要求1所述的一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路，其特征在于 所述的高频逆变输出电路(3)，由光电耦合、功率全桥、输出电容和负载电感组成，功率全桥交替导通，完成直流到交流的逆变。
专利摘要本实用新型涉及一种直流-直流变换器或者直流-交流变换器的软开关电路，尤其涉及一种适应谐振槽路参数变化的柔性开关电路，包括稳压电源(1)、整流电路(2)、高频逆变输出电路(3)、电流或电压信号检测传感器(4)、过流检测电路(5)、信号整形电路(6)、驱动信号合成电路(7)、死区保护电路(8)和驱动保护电路(9)，能自动跟踪谐振槽路参数变化，使电子开关元件始终实现柔性切换。
文档编号H02M1/00GK202276279SQ20112038814
公开日2012年6月13日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者吴希宽 申请人:浙江盾翔节能科技有限公司