一种拓扑电路以及半桥拓扑电路以及三相全桥拓扑电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种单、三相DC/AC软开关拓扑电路，通过该拓扑电路实现所有功率管软开关功能。利用辅助支路，使DC/AC逆变功率管工作在软开关状态，降低功率器件开关损耗，提高效率，增强可靠性；避免硬开关状态下产生强烈共模干扰，改善EMI性能；同时，降低功率器件的发热，简化了整机的热设计，整机提高效率的同时降低电路的成本和体积，为DC/AC逆变向更高频化发展提供了又一条可行途径。
【专利说明】
-种拓扑电路从及半桥拓扑电路从及H相全桥拓扑电路
技术领域
[0001] 本发明设及一种DC/AC逆变领域，更具体的说是设及一种拓扑电路W及半桥拓扑 电路W及=相全桥拓扑电路。
【背景技术】
[0002] 随着人类社会的进步与发展，能源却越来越紧缺。节能减排是实现可持续发展的 必要保障，已成为全人类的共识。在电力、电源系统中，DC/AC逆变应用非常广泛，提高效率 降低损耗一直是电源技术开发的重点。DC/AC逆变在向更高效率、更高频化、更高可靠性的 发展道路上，遇到不少技术瓶颈，在传统的静止电流变换器中，提高开关工作频率是实现高 功率密度的关键所在，同时随着M0SFET、IGBT等器件频率及性能的提高，更高频化DC/AC逆 变已然成为发展的必然趋势。然而随着电路开关频率提高，开关功率管的开关损耗也相应 同比例增加，其固有的缺陷也随之暴露。传统的DC/AC功率硬开关变换技术，即功率开关管 在开通、关断瞬间，同时承受电压和电流的应力。除了其固有的导通损耗外，功率开关管的 开通和关断损耗随着工作频率的增加同比例增加，反而使整机效率下降。而且，硬开关状态 下的功率器件的开通与关断，具有过高的^或^产生大量电磁干扰EMI等，对自身系统 dl dt 工作带来影响，也影响周边其他设备正常运作。为了克服传统硬开关拓扑电路的不足，目前 已经出现几种类型的软开关拓扑电路，但是由于主功率电流通道经过辅助谐振回路，辅助 谐振回路的损耗增加可能超过功率开关管损耗的降低，并不能使整机效率有效提升。
【发明内容】
[0003] 针对目前使用DC/AC逆变电路的设备，大部分停留在硬开关工作状态，其损耗、EMI 及整机尺寸过大等不足之处。遂本发明研究出一种软开关状态的DC/AC电路拓扑结构，W达 到对其损耗、EMI及整机尺寸等都具有明显改善。传统的DC/AC功率硬开关变换技术，即功率 开关管在开通、关断瞬间，同时承受电压和电流的应力，根据公式P = U*I，其开通和关断瞬 间功率损耗十分巨大;软开关电路就是功率管在开通和关断时，通过一种特殊的方法使U和 I其中一个接近于0，运样功率损耗P趋近于0。在DC/AC逆变实际应用中，包含单相全桥和S 相全桥。选其单个桥臂来说明实现软开关功能，即选单相全桥和=相全桥的一个桥臂作为 单桥臂，单桥臂由主桥臂和辅助桥臂组成，主桥臂是普通半桥电路结构，在主桥臂上并联一 组桥臂作为辅助桥臂，其辅助桥臂功率管之间分别接一个辅电感，辅电感另一端相连并连 接至主桥臂两管连接点处，连接点分别接一个辅电容，电容另一端分别连接两个辅续流二 极管。运样由两个辅功率管、两个辅电感、两个辅电容、四个辅续流二极管组成的网络称之 为辅桥臂。辅桥臂与主桥臂组成单桥臂DC/AC软开关拓扑电路。其辅助支路本身不作为主功 率传输途径，只是辅助主桥臂功率开关管进入软开关状态，当主功率开关管需开通时，先W 零电流的软开关方式开通辅功率开关管，使主功率开关管两端电压为零时，再开通主功率 开关管，保证其零电压开通，无开通损耗;主功率开关管开通后，立即关闭对应的辅功率开 关管，由于辅桥臂中电容的抽位作用，辅功率开关管零电压关断；主功率开关管关断时，利 用辅桥臂中电容的抽位作用及主功率开关管自身结电容缓冲作用，实现零电压关断，无关 断损耗。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供一种软开关拓扑电路，其特征在于:包括：
[0005] 上桥臂，该上桥臂具有第一端、第二端和第=端，其中第一端为控制端，该上桥臂 的第二端禪接于外部电源正极，第一端禪接于外部CPU;
[0006] 上辅助开关电路，禪接于上桥臂的第二端和第=端，W辅助上桥臂在开断时，第二 端和第=端之间的电压差接近为0;
[0007] 下桥臂，该下桥臂具有第一端、第二端和第=端，其中第一端为控制端，该下桥臂 的第二端禪接于上桥臂的第=端，第=端禪接于外部电源负极，第一端禪接于外部CPU;
[0008] 下辅助开关电路，禪接于下桥臂的第二端和第=端，W辅助下桥臂在开断时，第二 端和第=端之间的电压差接近为0。
[0009] 作为本发明的进一步改进，所述上辅助开关电路包括：
[0010] 上辅功率开关管，该上辅功率开关管具有第一端、第二端和第=端，第一端为控制 端，所述上辅功率开关管的第一端禪接于外部CPU,第二端禪接于上桥臂的第二端，第=端 禪接有上储能电路后禪接于上桥臂的第=端；
[0011] 所述下辅助开关电路包括：
[0012] 下辅功率开关管，该下辅功率开关管具有第一端、第二端和第=端，第一端为控制 端，所述下辅功率开关管的第一端禪接于外部CPU,第二端禪接有下储能电路后禪接于下桥 臂的第二端，第=端禪接于下桥臂的第=端。
[0013] 作为本发明的进一步改进，所述上储能电路包括：
[0014] 上辅电感，该上辅电感具有1端和2端，上辅电感的1端禪接于上辅功率开关管的第 =端，2端禪接于上桥臂第=端；
[0015] 上辅电容，该上辅电容具有1端和2端，上辅电容的2端禪接有上辅续流二极管D2后 禪接于上辅电感的1端与上辅功率开关管的第=端之间，上辅电容的1端禪接于上桥臂的第 =端和上辅电感的2端之间；
[0016] 所述上辅续流二极管D2的阴极禪接于上辅功率开关管的第=端与上辅电感的1端 之间，阳极与上辅电容的2端禪接，该阳极还禪接有上续流二极管D3后接外部电源负极，所 述上续流二极管D3的阴极禪接于上辅续流二极管D2的阳极，阳极接外部电源负极。
[0017] 作为本发明的进一步改进，所述下储能电路包括：
[0018] 下辅电感，该下辅电感具有1端和2端，下辅电感的2端禪接于下辅功率开关管的第 二端，1端禪接于下桥臂第二端；
[0019] 下辅电容，该下辅电容具有1端和2端，下辅电容的1端禪接有下辅续流二极管D4后 禪接于下辅电感的2端与下辅功率开关管的第二端之间，下辅电容的2端禪接于下桥臂的第 二端和下辅电感的1端之间；
[0020] 所述下辅续流二极管D4的阳极禪接于下辅功率开关管的第二端与下辅电感的2端 之间，阴极与下辅电容禪接，还禪接有下续流二极管Dl后接外部电源正极，所述下续流二极 管Dl的阳极禪接于下辅续流二极管D4的阴极，阴极禪接于外部电源正极。
[0021] 作为本发明的进一步改进，所述上桥臂第=端和下桥臂的第二端之间还禪接有滤 波电感后输出，所述上桥臂第二端和下桥臂的第=端之间还禪接有支撑电容。本发明另一 方面提供了 一种全桥电路，包括：
[0022] -阶半桥电路，该一阶半桥电路包括一阶拓扑电路和一阶滤波电感，所述一阶拓 扑电路与一阶滤波电感禪接后输出；
[0023] 二阶半桥电路，该二阶半桥电路包括二阶拓扑电路和二阶滤波电感，所述二阶拓 扑电路与一阶拓扑电路并联禪接，并还与二阶滤波电感禪接后输出；
[0024] 其中，一阶拓扑电路内部的电路结构和二阶拓扑电路内部的电路结构均与权利要 求1至4任意一项所述的拓扑电路的电路结构相同。
[0025] 作为本发明的进一步改进，所述一阶拓扑电路还并联有支撑电容后禪接于外部电 源的正负极。
[00%]本发明另一方面还提供了 一种=相全桥电路，包括：
[0027] A相拓扑电路，该A相拓扑电路具有输入端和输出端，输入端禪接于外部电源正极， 输出端输出A相交流电流；
[0028] A相滤波电感，所述A相滤波电感的一端禪接于A相拓扑电路的输出端，另一端禪接 于外部负载，W将上桥臂和下桥臂输出的正向交流电流和反向交流电流滤波后输入到外部 负载；
[0029] B相拓扑电路，该B相拓扑电路具有输入端和输出端，输入端禪接于外部电源正极， 输出端输出B相交流电流；
[0030] B相滤波电感，所述B相滤波电感的一端禪接于B相拓扑电路的输出端，另一端禪接 于外部负载，W将上桥臂和下桥臂输出的正向交流电流和反向交流电流滤波后输入到外部 负载；
[0031] C相拓扑电路，该C相拓扑电路具有输入端和输出端，输入端禪接于外部电源正极， 输出端输出C相交流电流；
[0032] C相滤波电感，所述C相滤波电感的一端禪接于C相拓扑电路的输出端，另一端禪接 于外部负载，W将上桥臂和下桥臂输出的正向交流电流和反向交流电流滤波后输入到外部 负载；
[0033] 其中，A相拓扑电路、B相拓扑电路和C相拓扑电路的内部电路结构与权利要求1至4 任意一项所述的软开关拓扑电路的内部电路结构相同。
[0034] 本发明的有益效果，当单桥臂的上主功率开关管需要开通时，相对应的上辅助功 率开关管先W零电流的软开关方式开通一小段时间，使上主功率开关管第二端、第=端两 端电压降为零，再开通上主功率开关管，实现上主功率开关管零电压开通;上主功率开关管 开通后，立即关闭对应的上辅功率开关管，由于辅桥臂中辅电容的抽位作用，上辅功率开关 管零电压关断；当上主功率开关管关断时，虑波电感电流不会突变，是利用辅桥臂中辅电容 的抽位作用及上主功率开关管自身结电容缓冲作用，实现零电压关断。同理，当单桥臂的下 主功率开关管需要开通时，相对应下辅助功率开关管先W零电流的软开关方式开通一小段 时间，使下主功率开关管第二端、第=端两端电压降为零，再开通下主功率开关管，实现下 主功率开关管零电压开通;下主功率开关管开通后，立即关闭对应的下辅功率开关管，由于 辅桥臂中电容的抽位作用，下辅功率开关管零电压关断；当下主功率开关管关断时，虑波电 感电流不会突变，是利用辅桥臂中辅电容的抽位作用及下主功率开关管自身结电容缓冲作 用，实现零电压关断。运样，辅功率开关管的零电流开通与零电压关断和主功率开关管的零 电压开通与零电压关断，实现所有功率开关管的软开关，功率损耗P趋近于O，最大化降低功 率开关管开关损耗，其中上述的每一个桥臂上两个辅助电感W及两个辅助支撑电容参数关 系通过计算、选型，既能保证主功率管零电压开通与关断，也能使辅功率管零电流开通与零 电电压关断，且辅助功率开关管只在主管开通前开通极短一段时间，不作为主功率传输途 径，其损耗极低，可W降低辅助功率开关管和抽位二极管的功率选型等级。
[0035] 另一方面，使用两组单桥臂DC/AC软开关拓扑电路组成单相全桥软开关逆变拓扑 电路，通过辅功率开关管零电流开通与零电压关断，同时驱动控制使主功率开关管的开通 与关断时均在零电压开通和关断。控制辅功率开关管与主功率开关管开通时序，使主功率 管开关在整个周期内实现软开关，最大化降低开关损耗。
[0036] 另一方面，使用S组单桥臂DC/AC软开关拓扑电路组成S相全桥软开关逆变拓扑 电路，通过辅功率开关管零电流开通与零电压关断，同时驱动控制使主功率开关管的开通 与关断时均在零电压开通和关断。控制辅功率开关管与主功率开关管开通时序，使主功率 管开关在整个周期内实现软开关，最大化降低开关损耗。
【附图说明】
[0037] 图1为本发明的半桥拓扑电路的电路图；
[0038] 图2为本发明的S相全桥拓扑电路的电路图；
[0039] 图3为扩展的单相全桥逆变器的电路图；
[0040] 图4为图1中半桥拓扑电路的上管工作状态图；
[0041] 图5为图1中半桥拓扑电路的下管工作状态图；
[0042] 图6为单、S相DC/AC的整机框图。
【具体实施方式】
[0043] 本实施例中选用单相和S相DC/AC软开关拓扑电路，取其中一个桥臂分析，即单桥 臂DC/AC软开关拓扑电路。如图1所示，单桥臂DC/AC软开关拓扑电路的主要器件有:支撑电 容C10,主功率开关管(上桥臂1和下桥臂3)V3、V4,辅功率开关管(上辅功率开关管21和下辅 功率开关管4im、V2,辅电感(上辅电感22巧日下辅电感421)LA1、LA2;辅电容化辅电容222 和下辅电容422)C1、C2,上辅续流二极管D2、上续流二极管D3、下续流二极管D1、下辅续流二 极管D4，滤波电感LA3，1端为第一端、2端为第二端、3端为第=端。
[0044] 其电路连接特征在于:BUS+与支撑电容ClO的正极、Vl、V3的2端、辅续流二极管Dl 阴极相连;BUS-与支撑电容ClO的负极、V2、V4的3端、辅续流二极管D3阳极相连;Vl的3极连 接辅电感LAl的1端、辅续流二极管D2阴极;LAl的2端连接至辅电感LA2的1端、辅电容C1的2 端、C2的1端、V3的3端、V4的2端、滤波电感LA3的1端;辅电感LA2的2端连接至V2的2端、辅续 流二极管D4的阳极;辅续流二极管D2的阳极与续流二极管D3的阴极、辅电容C2的2端相连； 续流二极管Dl的阳极与续流二极管D4的阴极、辅电容Cl的1端相连;滤波电感LA3的2端连接 至负载。W上所有器件连接组成单桥臂DC/AC软开关拓扑电路，其中1端为第一端、2端为第 二端、3端为第=端。
[0045] 其拓扑电路特征在于：W单桥臂DC/AC软开关拓扑电路应用于单相、S相逆变中。 单桥臂DC/AC软开关拓扑电路如图I所示;两组单桥臂DC/AC软开关拓扑电路组合为单相DC/ AC软开关拓扑电路，如图2所示;S组单桥臂DC/AC软开关拓扑电路组合为S相DC/AC软开关 拓扑电路，如图3所示。
[0046] 其整体时序控制特征在于：W单桥臂DC/AC软开关拓扑电路一个工作周期为例说 明。BUS输入为VBUS的直流电压，当需要单桥臂DC/AC软开关拓扑电路的主功率开关管的上 管V3导通时，则先开通对应的上辅功率开关管Vl-小段时间t'，由于辅电感LAl作用，上辅 功率开关管Vl零电流开通，当上主功率开关管V3的2、3两端电压降为零，再开通上主功率开 关管V3，实现上主功率开关管V3零电压开通;上主功率开关管V3开通，同时关断对应的上辅 功率开关管VI，由于辅电容C2的抽位作用W及上辅功率开关管Vl自身结电容，上辅功率开 关管Vl零电压关断;上辅功率开关管Vl关断后，辅电感LAl电流经辅电容C2、辅续流二极管 D2,对辅电容C2充电，辅电容C2两端的电压最高可充至VBUS;当上主功率开关管V3关断时， 由于辅电容C2上电压的存在起错位作用W及主功率开关管V3、V4自身结电容的存在，则上 主功率开关管V3实现零电压关断;上主功率开关管V3关断，滤波电感LA3电流经辅续流二极 管D3、辅电容C2及上下主功率开关管V3、V4结电容续流，在V4结电容电压放电至BUS-电压 时，辅电容C2电容两端电压也同时放电致BUS-电压，下主功率开关管V4的体二极管导通，贝U 滤波电感LA3电流经主功率开关管V4的体二极管续流。当需要单桥臂DC/AC软开关拓扑电路 的主功率开关管的下管V4导通时，则先开通对应的下辅功率开关管V2-小段时间t'，由于 辅电感LA2作用，下辅功率开关管V2零电流开通，当下主功率开关管V4的2、3两端电压降为 零，再开通下主功率开关管V4，实现下主功率开关管V4零电压开通；下主功率开关管V4开 通，同时关断对应的下辅功率开关管V2,由于辅电容Cl的抽位作用W及下辅功率开关管V2 自身结电容，下辅功率开关管V2零电压关断；下辅功率开关管V2关断后，辅电感LA2电流经 辅续流二极管D4、辅电容Cl续流充电，辅电容Cl电压最高可充至VBUS+;当下主功率开关管 V4关断时，由于辅电容Cl上电压的存在起错位作用W及上下主功率开关管V3、V4自身结电 容，下主功率开关管V4实现零电压关断;滤波电感LA3电流经辅电容CU辅续流二极管Dl及 上下主功率开关管V3、V4结电容续流，当下主功率开关管V4结电容电压充至VBUS+时，辅电 容Cl电容两端电压也放电完毕，上主功率开关管V3的体二极管导通，滤波电感LA3的电流经 主功率开关管V3的体二极管续流。
[0047] W上整体一周期时序过程可知:辅功率开关管V1、V2零电流开通，零电压关断；主 功率开关管V3、V4零电压开通，零电压关断。实现全周期、全功率开关管软开关功能。
[004引1、如图4所示，主功率开关管的上管的稳态软开关控制参数特征在于(忽略二极管 压降）：在单桥臂软开关拓扑电路的主功率开关管的V3需要导通时，要求先开通辅助功率开 关管Vl。其详细稳态工作分析如下：
[0049] tO-tl时刻，主功率管V4的体二极管导通处于续流状态。
[0050] tl-t2时刻，辅功率开关管Vl先导通，由于辅电感LAl的作用，流经Vl的电流由0逐 渐增加，辅功率开关管Vl为零电流开通。电流通过辅功率开关管Vl流经辅电感LAl至滤波电 感LA3。随着辅电感LAl电流逐渐增大，主功率开关管V4体二极管续流电流逐渐减小，实现主 功率开关管V4体二极管与辅功率开关管Vl、辅电感LAl换流。
[0051] t2-t3时刻，辅电感LAl电流等于滤波电感LA3电流时，主功率开关管V4体二极管续 流截止，滤波电感LA3电流通路由辅功率开关管Vl、辅电感LAl提供，并且LAl电流开始给主 功率开关管V4结电容充电，当V4结电容电压充至VBUS+时，主功率开关管V3的2-3两端电压 也降为零，V3具备零电压开通条件，可开通主功率开关管V3。
[0052] t3-t4时刻，主功率开关管V3零电压开通，同时关断辅功率开关管VI，辅电感LAl电 流经过辅电容C2、辅续流二极管D2续流，对电容C2充电，C2电压最高可充至VBUS+，且保持。 由于辅电容C2的抽位作用W及上辅功率开关管Vl自身结电容，辅功率开关管Vl零电压关 断。同时，滤波电感LA3电流开始正向增大(滤波电感LA3的电流从T'端流至"2"端定义为正 向）。
[0053] t4-巧时刻，辅电感LAl电流下降为零，能量全部通过二极管D2充电到C2,主功率开 关管V3继续导通，主电感LA3电流继续增加。
[0054] t5-t6时刻，关断主功率管V3,由于C2的错位作用，W及V3、V4结电容的存在，V3零 电压关断，C2和V4结电容放电，V3结电容充电，C2W及V3、V4的结电容共同给滤波电感LA3提 供续流通路。
[0化日]t6-t7时刻，V3结电容充电至VBUS，同时C2和V4结电容放电也至零，运时V4的体二 极管导通，由V4的体二极管为滤波电感LA3提供续流通路。
[0056] 1、如图5所示，主功率开关管的下管的稳态软开关控制参数特征在于(忽略二极管 压降），在单桥臂软开关拓扑电路的主功率开关管的V4需要导通时，先开通下辅助功率管 V2,其详细稳态工作分析如下：
[0化7] TlO-tll时刻，主功率管V3的体二极管导通处于续流状态。
[0化引Tll-tl2时刻，辅功率开关管V2先导通，由于辅电感LA2的作用，流经V2的电流由0 逐渐增加，辅功率开关管V2为零电流开通。LA3电流流经辅电感LA2、辅功率开关管V2至 BUS-，辅电感LA2电流逐渐增大，主功率开关管V3体二极管续流电流逐渐减小，实现主功率 开关管V3体二极管与辅功率开关管V2、辅电感LA2换流。
[0059] T12-tl3时刻，辅电感LA2电流等于滤波电感LA3电流时，主功率开关管V3体二极管 续流截止，滤波电感LA3电流通路由辅电感LA2、辅功率开关管V2提供，并且LA2电流开始给 主功率开关管V4自身结电容放电，当主功率开关管V4的2-3两端电压为0时，V4具备零电压 开通条件，可开通主功率开关管V4"T13-tl4时刻，主功率开关管V4零电压开通，同时关断辅 功率开关管V2,辅电感LA2电流经过辅续流二极管D4、C1续流，并对电容Cl充电，Cl电压最高 可充至VBUS，且保持。由于辅电容Cl的抽位作用W及下辅功率开关管V2自身结电容，辅功率 开关管V2零电压关断。同时，滤波电感LA3电流开始负向增大(滤波电感LA3的电流从"2"端 流至T'端定义为负向）dT14-U5时刻，辅电感LA2电流下降为零，能量全部通过二极管D4充 电到Cl,主功率开关管V4继续导通，主电感LA3电流负向继续增加。T15-tl6时刻，关断主功 率管V4,由于Cl的错位作用，W及V3、V4结电容的存在，V4零电压关断，Cl和V3结电容放电， V4结电容充电，ClW及V3、V4的结电容共同给滤波电感LA3提供续流通路。T16-tl7时刻，V4 结电容充电至VBUS+，同时Cl和V3结电容放电也至零，运时V3的体二极管导通，由V3的体二 极管为滤波电感LA3提供续流通路。
[0060] 如附图1所示，通过对输入电压Vin、电流Iin,输出电压Vout、电流Iout等的采样，通过 A/D转换将相应的信号经过逆变控制算法，得到调制PWM输出波形，输出波形包括辅功率管 与主功率管的驱动波形。
[0061] 由于输出滤波电感上电流为正弦电流，为了保证在0电流至峰值电流均能实现软
[0062] 开通状态，根据最大负载电流峰值，W及辅功率开关管的开通时间来计算辅电感LAULA2的 参数值。此阶段满足运样的关系：
[0063]
[0064] 式中的A t就是辅功率管的导通时间t'，一般取PWM载波周期的1-2%，实际使用的 电感量略小于计算值(80%)，就可W保证主功率管在全负载电流范围内实现零电压开通。
[0065] 辅助电容C1、C2参数选取，C1、C2-个作用是给辅助电感LAULA2提供续流通路，使 电感能量无损转换、提高效率；另一个作用是可W改善辅功率开关管相对于硬开关状态下 的dV/dtDCl、C2可选取电容量10-20倍于辅开关管结电容容量的高压高频电容，使辅开关管 关断时具有更小的dV/dt值，极大的改善由功率开关管dV/dt引起的EMI。
[0066] 同理；
[0067] 单相、S相DC/AC全桥软开关拓扑电路根据输出功率等级要求选取主副功率开关 管、辅助续流二极管，并按W上方法计算选型辅电感、辅电容;再通过控制主副功率管的开 通时序，则实现单相、S相DC/AC全桥软开关功能。
[006引如图6所示，就可W有效的整合为一个单、S相DC/AC整机。
[0069] W上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施 例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，运些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种软开关拓扑电路，其特征在于:包括： 上桥臂（1)，该上桥臂（1)具有第一端、第二端和第三端，其中第一端为控制端，该上桥 臂（1)的第二端耦接于外部电源正极，第一端耦接于外部CPU;上辅助开关电路(2)，耦接于 上桥臂（1)的第二端和第三端，以辅助上桥臂（1)在开断时，第二端和第三端之间的电压差 接近为〇; 下桥臂(3)，该下桥臂(3)具有第一端、第二端和第三端，其中第一端为控制端，该下桥 臂（3)的第二端耦接于上桥臂（1)的第三端，第三端耦接于外部电源负极，第一端耦接于外 部CPU; 下辅助开关电路(4)，耦接于下桥臂（3)的第二端和第三端，以辅助下桥臂（3)在开断 时，第二端和第三端之间的电压差接近为〇。2. 根据权利要求1所述的软开关拓扑电路，其特征在于:所述上辅助开关电路(2)包括： 上辅功率开关管(21)，该上辅功率开关管(21)具有第一端、第二端和第三端，第一端为 控制端，所述上辅功率开关管(21)的第一端耦接于外部CPU，第二端耦接于上桥臂（1)的第 二端，第三端耦接有上储能电路(22)后耦接于上桥臂（1)的第三端； 所述下辅助开关电路(4)包括： 下辅功率开关管(41)，该下辅功率开关管(41)具有第一端、第二端和第三端，第一端为 控制端，所述下辅功率开关管(41)的第一端耦接于外部CPU，第二端耦接有下储能电路(42) 后耦接于下桥臂(3)的第二端，第三端耦接于下桥臂(3)的第三端。3. 根据权利要求2所述的软开关拓扑电路，其特征在于:所述上储能电路(22)包括： 上辅电感(221)，该上辅电感(221)具有1端和2端，上辅电感(221)的1端耦接于上辅功 率开关管(21)的第三端，2端耦接于上桥臂（1)第三端； 上辅电容（222)，该上辅电容(222)具有1端和2端，上辅电容（222)的2端耦接有上辅续 流二极管D2后親接于上辅电感(221)的1端与上辅功率开关管(21)的第三端之间，上辅电容 (222)的1端耦接于上桥臂（1)的第三端和上辅电感(221)的2端之间； 所述上辅续流二极管D2的阴极耦接于上辅功率开关管(21)的第三端与上辅电感(221) 的1端之间，阳极与上辅电容(222)的2端耦接，该阳极还耦接有上续流二极管D3后接外部电 源负极，所述上续流二极管D3的阴极耦接于上辅续流二极管D2的阳极，阳极接外部电源负 极。4. 根据权利要求2所述的软开关拓扑电路，其特征在于:所述下储能电路(42)包括： 下辅电感(421)，该下辅电感(421)具有1端和2端，下辅电感(421)的2端耦接于下辅功 率开关管(41)的第二端，1端耦接于下桥臂(3)第二端； 下辅电容(422 )，该下辅电容(422)具有1端和2端，下辅电容(422)的1端耦接有下辅续 流二极管D4后耦接于下辅电感(421)的2端与下辅功率开关管(41)的第二端之间，下辅电容 (422)的2端耦接于下桥臂(3)的第二端和下辅电感(421)的1端之间； 所述下辅续流二极管D4的阳极耦接于下辅功率开关管(41)的第二端与下辅电感(421) 的2端之间，阴极与下辅电容(422)耦接，还耦接有下续流二极管D1后接外部电源正极，所述 下续流二极管D1的阳极耦接于下辅续流二极管D4的阴极，阴极耦接于外部电源正极。5. 根据权利要求1或2或3或4所述的软开关拓扑电路，其特征在于:所述上桥臂（1)第三 端和下桥臂（3)的第二端之间还耦接有滤波电感后输出，所述上桥臂（1)第二端和下桥臂 (3)的第三端之间还耦接有支撑电容。6. 一种全桥电路，包括： 一阶半桥电路，该一阶半桥电路包括一阶拓扑电路和一阶滤波电感，所述一阶拓扑电 路与一阶滤波电感耦接后输出； 二阶半桥电路，该二阶半桥电路包括二阶拓扑电路和二阶滤波电感，所述二阶拓扑电 路与一阶拓扑电路并联耦接，并还与二阶滤波电感耦接后输出； 其中，一阶拓扑电路内部的电路结构和二阶拓扑电路内部的电路结构均与权利要求1 至4任意一项所述的拓扑电路的电路结构相同。7. 根据权利要求6所述的全桥电路，其特征在于:所述一阶拓扑电路还并联有支撑电容 后耦接于外部电源的正负极。8. 一种三相全桥电路，包括： A相拓扑电路，该A相拓扑电路具有输入端和输出端，输入端耦接于外部电源正极，输出 端输出A相交流电流； A相滤波电感，所述A相滤波电感的一端耦接于A相拓扑电路的输出端，另一端耦接于外 部负载，以将上桥臂和下桥臂输出的正向交流电流和反向交流电流滤波后输入到外部负 载； B相拓扑电路，该B相拓扑电路具有输入端和输出端，输入端耦接于外部电源正极，输出 端输出B相交流电流； B相滤波电感，所述B相滤波电感的一端耦接于B相拓扑电路的输出端，另一端耦接于外 部负载，以将上桥臂和下桥臂输出的正向交流电流和反向交流电流滤波后输入到外部负 载； C相拓扑电路，该C相拓扑电路具有输入端和输出端，输入端耦接于外部电源正极，输出 端输出C相交流电流； C相滤波电感，所述C相滤波电感的一端耦接于C相拓扑电路的输出端，另一端耦接于外 部负载，以将上桥臂和下桥臂输出的正向交流电流和反向交流电流滤波后输入到外部负 载； 其中，A相拓扑电路、B相拓扑电路和C相拓扑电路的内部电路结构与权利要求1至4任意 一项所述的软开关拓扑电路的内部电路结构相同。
【文档编号】H02M7/48GK105978372SQ201610440491
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】卞正元, 吴超, 刁长晟
【申请人】浙江埃菲生能源科技有限公司