一种设有软开关的Buck变换器电路及其时序控制方法与流程

技术特征：

1.一种设有软开关的Buck变换器电路，所述Buck变换器电路包括依次并联的支路一、支路二及支路三；其中，所述支路一由串联的输出电容C_out和主电感L串联组成，所述支路二由串联的功率MOSFET管Q₁和功率MOSFET管Q₂组成，以及所述支路三由并联的电压源U_in与输入电容C_in组成；

其特征在于，所述电路还包括：

软开关支路及辅助电感L_r；

所述软开关支路并联在所述支路一与支路二之间；

所述辅助电感L_r串联在所述支路二上的功率MOSFET管Q₁与功率MOSFET管Q₂之间。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述软开关支路包括：串联的辅助电容C_r和辅助功率MOSFET管Q_r；

所述辅助电容C_r的一次侧与所述支路一中的所述辅助电感L_r的一次侧连接、所述辅助电容C_r的二次侧与所述辅助功率MOSFET管Q_r的D极连接；

所述辅助功率MOSFET管Q_r的S极与所述支路二中的所述功率MOSFET管Q₂的S极连接。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述辅助电感L_r的一次侧与所述功率MOSFET管Q₁的S极连接、所述辅助电感L_r的二次侧与所述功率MOSFET管Q₂的D极连接。

4.一种如权利要求1至3任一项所述的电路的时序控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1.在所述电路中流过所述辅助电感L_r的电流分别流入主电感L及电压源U_in时，闭合所述功率MOSFET管Q₁，使得所述功率MOSFET管Q₂零电压关断以及所述功率MOSFET管Q₁零电压开通，直到流经辅助电感L_r的电流线性减小为零时，进入步骤2；

步骤2.在所述功率MOSFET管Q₂的体二极管自动关断、且使得流经所述主电感L的电流上升至最大值时，进入步骤3；

步骤3.关断所述功率MOSFET管Q₁，使得所述功率MOSFET管Q₂零电压开通，直到流经所述辅助电感L_r的电流与流经所述主电感L的电流值相等时，进入步骤4；

步骤4.控制所述辅助功率MOSFET管Q_r的体二极管进行软关断，直到所述辅助功率MOSFET管Q_r闭合时，进入步骤5；

步骤5.所述辅助电容C_r开始放电，直到流经所述辅助电感L_r的电流上升至所述辅助电感电流最大值时，进入步骤6；

步骤6.关断所述辅助功率MOSFET管Q_r，直到再次闭合所述功率MOSFET管Q₁，控制结束。

5.根据权利要求4所述的时序控制方法，其特征在于，所述步骤1包括：

1-1.在所述功率MOSFET管Q₁闭合前，所述辅助电感L_r通过功率MOSFET管Q₂的体二极管和主电感L续流，并且流经所述辅助电感L_r的电流大于流经所述主电感L的电流，流经所述辅助电感L_r的电流分流经功率MOSFET管Q₁的体二极管流向电压源，且所述主电感L电流开始上升，进入步骤1-2；

1-2.闭合所述功率MOSFET管Q₁、断开所述功率MOSFET管Q₂，使得所述功率MOSFET管Q₁零电压开通，且所述功率MOSFET管Q₂零电压关断，直到流经所述辅助电感L_r的电流线性减小为零，进入步骤2。

6.根据权利要求4所述的时序控制方法，其特征在于，所述步骤2包括：

2-1.在所述功率MOSFET管Q₂的体二极管自动关断、且使得所述功率MOSFET管Q₂的体二极管的反向恢复损耗为零时，进入步骤2-2；

2-2.电压源U_in给主电感L和负载供电，直到流经所述主电感L的电流上升至所述主电感电流最大值时，进入步骤3。

7.根据权利要求4所述的时序控制方法，其特征在于，所述步骤3包括：

3-1.在流经所述主电感L的电流上升至所述主电感电流最大值时，流经所述主电感L的电流通过所述功率MOSFET管Q₂的体二极管和辅助功率MOSFET管Q_r的体二极管进行续流，并为所述辅助电容C_r充电，在预设死区时间段后，进入步骤3-2；

3-2.在所述预设死区时间段后，闭合所述功率MOSFET管Q₂，使得所述功率MOSFET管Q₂零电压关断，直到流经所述辅助电感L_r的电流和流经所述主电感L的电流相等，进入步骤4。

8.根据权利要求4所述的时序控制方法，其特征在于，所述步骤4包括：

4-1.在流经所述辅助电感L_r的电流和流经所述主电感L的电流相等的时刻，所述辅助功率MOSFET管Q_r和辅助电容C_r组成的软开关支路的电流逐渐减小为零，进入4-2；

4-2.在流经所述软开关支路的电流为零的时刻，所述辅助功率MOSFET管Q_r的体二极管自动关断，且使得所述辅助功率MOSFET管Q_r闭合时，进入步骤5。

9.根据权利要求4所述的时序控制方法，其特征在于，所述步骤5包括：

5-1.储存在所述辅助电容C_r的电能通过所述辅助功率MOSFET管Q_r、功率MOSFET管Q₂和辅助电感L_r组成的回路放电；

5-2.所述辅助电感L_r、功率MOSFET管Q₂、主电感L以及负载组成电流回路，直到流经所述辅助电感L_r的电流上升至所述辅助电感电流最大值时，进入步骤6。

10.根据权利要求4所述的时序控制方法，其特征在于，所述步骤6包括：

在所述辅助电感电流上升至所述辅助电感电流最大值时，关断所述辅助功率MOSFET管Q_r，直到再次闭合所述功率MOSFET管Q₁时，对所述电路的一个工作周期的控制结束。