专利名称：一种新型Boost升压式PWM转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型Boost升压式PWM DC/DC转换器，尤其涉及一种实现软开关的新型Boost电路拓扑结构。
背景技术：
PWM DC/DC转换器，是开关电源的主要组成部分和进行直流电能转换与控制的核心。转换器主要承担着开关电源处理直流电能的任务，用来将输入的直流电压转换成符合用电设备需要的，具有各项高质量技术指标的直流电压，其主要电路所用的元器件有开关管、二极管、电感和电容。Boost升压式PWM DC/DC转换器，是一种输出直流电压高于输入电流电压的PWMDC/DC转换器。为提高开关电源性能，高频化、小型化、模块化和智能化是当前直流开关电源的发展方向。目前，开关电源常采用高频开关方式工作。但是传统电路采用硬开关的工作方式，开关管在导通和关断的过程中，产生较大的开关损耗和结电容损耗。近年来，软开关的Boost变换器也有应用，其特点是增加一个辅助开关管来保证主开关管在软开关状态，但其缺点是辅助开关管依旧是硬开关。为此，寻找一种主辅开关管均是软开关的Boost电路拓扑结构成为必然。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种主辅开关管均是软开关的Boost电路拓扑结构。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种新型Boost升压式PWM(Pulse Width Modulation)转换器，该转换器包括输入端滤波电容C3，输出端滤波电容C4，升压电路和谐振电路，所述输入端滤波电容C3的正极与直流电源正极相连接，其负极与直流电源负极相连接；所述升压电路的输入端与直流电源正极相连，其第一输出端与输出端滤波电容C4的正极相连，第二输出端与谐振电路的输入端相连接；所述谐振电路的第一输出端与直流电源负极相连，其第二输出端与输出端滤波电容C4的负极相连接。进一步所述升压电路包括升压电感LI、二极管D3、主开关管VI、二极管Dl和电容Cl ;其中，升压电感LI的一端为该升压电路的输入端，其与直流电源正极相连接，其另一端分别与主开关管Vl的输入端和二极管D3的正极相连接；二级管D3的负极为该升压电路的第二输出端，其与输出端滤波电容C4的正极相连；主开关管Vl的输出端为该升压电路的第一输出端，其与谐振电路的输入端相连接；二极管D1、电容Cl分别与主开关管Vl相并联，二极管Dl的负极与主开关管Vl的输入端相连接,二极管Dl的正极与主开关管Vl的输出端相连接。进一步所述谐振电路包括谐振电感L2、辅助开关管V2、二极管D2、电容C2、二极管D4，电容C5 ;其中，辅助开关管V2的输入端与谐振电感L2的一端相连，并作为该谐振电路的输入端，且该谐振电路的输入端与主开关管Vl的输出端相连接；二极管D2、电容C2分别与辅助开关管V2相并联，二极管D2的负极与辅助开关管V2的输入端相连接，二极管D2的正极与辅助开关管V2的输出端相连接；谐振电感L2的另一端为该谐振电路的第二输出端，其分别与直流电源负极、与二极管D4的负极、与电容C5的一端、与输出端滤波电路C4的负极相连接；辅助开关管V2的输出端为该谐振电路的第一输出端，其分别与二极管D4的正极、与电容C5的另一端相连接。所述主开关管Vl和辅助开关管V2为全控型功率器件。所述二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4为快恢复型功率二极管。本实用新型的有益效果是在结构简单、易于实现。技术可靠，实现主辅开关管零电压开关，降低功率损耗，提闻系统效率。
图I为本实用新型Boost升压式PWM电路拓扑结构图；图2为本实用新型主开关管Vl和辅助开关管V2的驱动波形图；图3为本实用新型整个电路工作过程中某一时段内的等效电路具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。图中，开关管Vl和开关管V2为全控型功率器件；二极管Dl和二极管D2分别为开关管Vl和开关管V2寄生二极管；电容Cl为开关管Vl的缓冲电容，包括了开关管Vl的结电容，电容C2为开关管V2的缓冲电容，包括了开关管V2的结电容。一种新型Boost升压式PWM DC/DC电路拓扑结构，如图I所示。包括输入端滤波电容C3、升压电感LI、主开关管VI、与主开关管Vl并联的二极管D1、与主开关管Vl并联的电容Cl、辅助开关管V2、与辅助开关管V2并联的二极管D2、谐振电感L2、二极管D3、输出端滤波电容C4，滤波电容C5和二极管D4。输入端滤波电容C3的正极与直流电源正极相连接，输入端滤波电容C3的负极与直流电源负极相连接；升压电感LI的一端与直流电源正极相连接，升压电感LI的另一端分别与主开关管Vl的输入端、与二极管D3的正极相连接；电容Cl与主开关管Vl相并联；二极管Dl与主开关管Vl相并联,二极管Dl的负极与主开关管Vl的输入端相连接,二极管Dl的正极与主开关管Vl的输出端相连接；主开关管Vl的输出端分别与辅助开关管V2的输入端、与谐振电感L2的一端相连接；二极管D2、电容C2分别与辅助开关管V2相并联，二极管D2的负极与辅助开关管V2的输入端相连接，二极管D2的正极与辅助开关管V2的输出端相连接；谐振电感L2的另一端分别与直流电源负极、与二极管D4的负极、与电容C5的一端、与输出端滤波电容C4的负极相连接；辅助开关管V2的输出端与二极管D4的正极、电容C5的另一端相连接；输出端滤波电容C4的正极与二极管D3的负极相连接，输出端滤波电容C4的负极与直流电源的负极相连接。其中，升压电感LI是功率回路的滤波电感，和二极管D3和主开关管VI、二极管D1、电容Cl构成升压电路。电感L2是辅助谐振电路的滤波电感，和辅助开关管V2、二极管、D2、电容C2、二极管D4、电容C5构成谐振电路。开关管Vl和开关管V2为全控型功率器件，二极管Dl、D2、D3和D4为快恢复型功率二极管。其中，拓扑电路各项参数依据输入电压200V，输出电压380V，输出功率2KW机型确定。下面根据图2具体分析在一个周期内的工作过程。在t0 tl时刻，主开关管Vl导通，辅助开关管V2截止，电流流经升压电感LI、主开关管VI、谐振电感L2回到地，升压电感LI、谐振电感L2储能。在tl t2时刻，主开关管Vl截止，辅助开关管V2截止，由于电容Cl的存在，主开关管Vl的电压由零线性上升，属于零电压关断，当电容Cl的电压充至380V时，二极管D3导通，升压电感LI的电流经二级管D3向负载电容C4供电，同时电容C2为谐振电感L2提供续流回路，对电容C5充电，当电容C2放电到零时，二极管D2导通，此时辅助开关管V2具备了零电压开通的条件。在t2 t3时刻，主开关管Vl截止，辅助开关管V2导通，此时辅助开关管为零电压导通，谐振电感L2的电流继续流经电容C5，与辅助开关管V2构成回路对电容C5充电，谐振电感L2电感量较小，续流时间较短，当电流到零后，电容C5上储存的电能经谐振电感L2和辅助开关管V2放电，谐振电感L2电流反向线性增加。根据图3所示，在t3 t4时刻，主开关管Vl截止，辅助开关管V2截止，由于谐振 电感L2的反向电流，电容C2充电，电容Cl放电，当电容Cl放电到零时，二极管Dl导通，此时主开关管Vl具备了零电压开通的条件。在t4 t5时刻，主开关管Vl导通，辅助开关管V2保持截止，电路进入下一个工作周期。通过2KW的成品机测试证明，该电路拓扑结构主辅开关管均工作在零电压开关状态，开关损耗和积电容损耗得到有效抑制。在半载和满载测试时效率达96%以上，主要器件主开关管VI、辅助开关管V2、升压电感LI、谐振电感L2、升压二极管D3,电容C5等,温升(25 °C，工作稳定可靠。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种新型Boost升压式PWM转换器，其特征在于，该转换器包括输入端滤波电容C3，输出端滤波电容C4，升压电路和谐振电路，所述输入端滤波电容C3的正极与直流电源正极相连接，其负极与直流电源负极相连接；所述升压电路的输入端与直流电源正极相连，其第一输出端与输出端滤波电容C4的正极相连,第二输出端与谐振电路的输入端相连接；所述谐振电路的第一输出端与直流电源负极相连，其第二输出端与输出端滤波电容C4的负极相连接。
2.根据权利要求I所述的一种新型Boost升压式PWM转换器，其特征在于，所述升压电路包括升压电感LI、二极管D3、主开关管VI、二极管Dl和电容Cl ;其中，升压电感LI的一端为该升压电路的输入端，其与直流电源正极相连接，其另一端分别与主开关管Vl的输入端和二极管D3的正极相连接；二级管D3的负极为该升压电路的第二输出端，其与输出端滤波电容C4的正极相连；主开关管Vl的输出端为该升压电路的第一输出端,其与谐振电路的输入端相连接；二极管D1、电容Cl分别与主开关管Vl相并联，二极管Dl的负极与主开关管Vl的输入端相连接，二极管Dl的正极与主开关管Vl的输出端相连接。
3.根据权利要求2所述的一种新型Boost升压式PWM转换器，其特征在于，所述谐振电路包括谐振电感L2、辅助开关管V2、二极管D2、电容C2、二极管D4，电容C5 ;其中，辅助开关管V2的输入端与谐振电感L2的一端相连，并作为该谐振电路的输入端，且该谐振电路的输入端与主开关管Vl的输出端相连接；二极管D2、电容C2分别与辅助开关管V2相并联，二极管D2的负极与辅助开关管V2的输入端相连接，二极管D2的正极与辅助开关管V2的输出端相连接；谐振电感L2的另一端为该谐振电路的第二输出端，其分别与直流电源负极、与二极管D4的负极、与电容C5的一端、与输出端滤波电路C4的负极相连接；辅助开关管V2的输出端为该谐振电路的第一输出端，其分别与二极管D4的正极、与电容C5的另一端相连接。
4.根据权利要求3所述的一种新型Boost升压式PWM转换器，其特征在于，所述主开关管Vl和辅助开关管V2为全控型功率器件。
5.根据权利要求4所述的一种新型Boost升压式PWM转换器，其特征在于，所述二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4为快恢复型功率二极管。
专利摘要本实用新型涉及一种新型Boost升压式PWM转换器，目的在于设计一种软开关的新型Boost电路拓扑结构。其设计电路主要特点是在主开关管开通之前，将其结电容放电到零，以实现主开关管的零电压开通，为此附加一个辅助开关管来实现。在主开关管零电压开通之前，辅助开关管开始工作，对LC谐振电路中电感赋能，辅助开关管关断之后，谐振电路使主开关管结电容放电至零，主开关管导通，并且利用其LC谐振电路，辅助开关管也工作在零电压开关状态，从而实现完全的零电压软开关功能。
文档编号H02M3/10GK202535270SQ20122005145
公开日2012年11月14日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者卞正元, 李海芹 申请人:江苏绿阳新能源科技有限公司