数字化高频谐振软开关变换器装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于开关电源技术领域，具体涉及一种数字化高频谐振软开关变换器
目.0
【背景技术】
[0002]随着能源过度消耗以及环境污染等问题的日益突出，可再生能源(如太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等)因其清洁、无污染、可以再生和永续利用的特点，并符合可持续发展和保护环境的要求，可再生能源作为常规化石燃料的一种替代能源，越来越受到人们的高度重视。然而，这些可再生能源产生的电力是由自然环境与气候变化的不规则变化引起的。例如，一个光伏发电系统是特别敏感的天气条件和位置。一个风力发电系统容易被风的方向和速度的影响。基于这些原因，在使用可再生能源的系统时，一个额外的由DC-DC变换器和蓄电池组所组成的存储系统来为电力工业和商业应用提供稳定的供电系统。然而，传统的DC-DC变换器存在当大循环电流流过时，无论负载多大，传导损耗都会显著增加，使效率下降，特别是在轻负载的时候。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的是传统的DC-DC变换器存在当大循环电流流过时效率下降的问题，而提供一种数字化高频谐振软开关变换器装置。
[0004]为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0005]数字化高频谐振软开关变换器装置，由采样模块、主电路模块和主控模块构成。
[0006]主电路模块包括开关管K1-K4、辅助电感La、反向阻断二极管D1-D2和续流二极管D3和D4 ;开关管K2的发射极、开关管Kl的集电极和辅助电感La的一端相连，并形成主电路模块的低压端正极；辅助电感La的另一端连接反向阻断二极管Dl的阳极、反向阻断二极管D2的阴极、续流二极管D3的阴极和续流二极管D4的阳极；反向阻断二极管Dl的阴极连接开关管K3的集电极，反向阻断二极管D2的阳极连接开关管K4的发射极；续流二极管D3的阳极、开关管Kl的发射极和开关管K3的发射极相连，并形成主电路模块的低压端负极和高压端负极；续流二极管D4的阴极、开关管K2的集电极和开关管K4的集电极相连，并形成主电路模块的高压端正极；开关管K1-K4的基极形成主电路模块的4个控制端。
[0007]主电路模块的低压端与蓄电池相连，主电路模块的高压端与直流主干电路相连；采样模块包括高压采样电路和低压采样电路；高压采样电路的输入端连接主电路模块的高压端，高压采样电路的输出端连接主控模块的输入端；低压采样电路的输入端连接主电路模块的低压端，低压采样电路的输出端连接主控模块的输入端；主控模块的输出端与主电路模块的控制端相连。
[0008]作为改进，所述主电路模块还包括一电感L，此时，该电感L的一端与开关管K2的发射极、开关管Kl的集电极和辅助电感La的一端相连，该电感L的另一端形成主电路模块的低压端正极。
[0009]与现有技术相比，本实用新型提出的数字化高频谐振软开关变换器装置，其主电路模块具有低循环电流和ZVS(零电压开关)特性的在全负载范围内的高效的特点，在降压模式时电流通过辅助开关管K3进入辅助电感，在升压模式时电流通过辅助开关管K4进入辅助电感。根据负载的变化实时控制辅助开关管K3和K4的开关时间来控制辅助电感储存的能量。在轻负载时，主开关电路不需要辅助电路就可以实现ZVS。本主电路模块在轻负载时不需任何辅助电路，从而减少掉了辅助电路的传导损耗，因而在全负载范围内具有非常高的效率，且具有实现时间更快，维护安全，简单，高效的特点。
【附图说明】
[0010]图1是一种数字化高频软开关变换装置的示意图。
【具体实施方式】
[0011]一种数字化高频谐振软开关变换器装置，如图1所示，主要由采样模块，主电路模块和主控模块组成。
[0012]主电路模块分为主电路和辅助电路。主电路包括开关管K1-K4和电感L ; 二极管DKl和DK2分别为开关管Kl和K2内部的二极管，电容器CKl和CK2分别为开关管Kl和K2的寄生输出电容。辅助电路包括辅助电感La、反向阻断二极管D1-D2和续流二极管D3和D4。开关管K2的发射极、开关管Kl的集电极和辅助电感La的一端相连，并经电感L后形成主电路模块的低压端正极。辅助电感La的另一端连接反向阻断二极管Dl的阳极、反向阻断二极管D2的阴极、续流二极管D3的阴极和续流二极管D4的阳极。反向阻断二极管Dl的阴极连接开关管K3的集电极，反向阻断二极管D2的阳极连接开关管K4的发射极。续流二极管D3的阳极、开关管Kl的发射极和开关管K3的发射极相连，并形成主电路模块的低压端负极和高压端负极。续流二极管D4的阴极、开关管K2的集电极和开关管K4的集电极相连，并形成主电路模块的高压端正极。开关管K1-K4的基极形成主电路模块的4个控制端。
[0013]主电路模块的低压端与蓄电池相连，主电路模块的高压端与直流主干电路相连。采样模块包括高压采样电路和低压采样电路。高压采样电路的输入端连接主电路模块的高压端，高压采样电路的输出端连接主控模块的输入端。低压采样电路的输入端连接主电路模块的低压端，低压采样电路的输出端连接主控模块的输入端。主控模块的输出端与主电路模块的控制端相连。
[0014]主控模块包括数字PWM产生器、A/D转换模块、稳压及保护模块。主控模块对整个电路进行实时采样的监控，并根据电路负载的变化实时调整电路开关管的开关以及辅助电路的运行，使电路在任何时刻都能做到最大功率输出。
[0015]低压端用电压VLO代替蓄电池，高压端用电压VHI代替后面用到的直流主干电路。在升压模式时，开关管Kl作为主开关，开关管K2作为同步开关，开关管K3和二极管D1-D4起作用。在降压模式，开关管K2作为主开关，开关管Kl作为同步开关，开关管K4和二极管D2-D3起作用。因为，在轻负载时，以主开关管Kl和K2为主开关的ZVS自动实现，此时，辅助电路处于静止状态。
【主权项】
1.数字化高频谐振软开关变换器装置，其特征在于:由采样模块、主电路模块和主控模块构成； 主电路模块包括开关管K1-K4、辅助电感La、反向阻断二极管D1-D2和续流二极管D3和D4 ;开关管K2的发射极、开关管Kl的集电极和辅助电感La的一端相连，并形成主电路模块的低压端正极；辅助电感La的另一端连接反向阻断二极管Dl的阳极、反向阻断二极管D2的阴极、续流二极管D3的阴极和续流二极管D4的阳极；反向阻断二极管Dl的阴极连接开关管K3的集电极，反向阻断二极管D2的阳极连接开关管K4的发射极；续流二极管D3的阳极、开关管Kl的发射极和开关管K3的发射极相连，并形成主电路模块的低压端负极和高压端负极；续流二极管D4的阴极、开关管K2的集电极和开关管K4的集电极相连，并形成主电路模块的高压端正极；开关管K1-K4的基极形成主电路模块的4个控制端； 主电路模块的低压端与蓄电池相连，主电路模块的高压端与直流主干电路相连；采样模块包括高压采样电路和低压采样电路；高压采样电路的输入端连接主电路模块的高压端，高压采样电路的输出端连接主控模块的输入端；低压采样电路的输入端连接主电路模块的低压端，低压采样电路的输出端连接主控模块的输入端；主控模块的输出端与主电路模块的控制端相连。
2.根据权利要求1所述的数字化高频谐振软开关变换器装置，其特征在于:所述主电路模块还包括一电感L，此时，该电感L的一端与开关管K2的发射极、开关管Kl的集电极和辅助电感La的一端相连，该电感L的另一端形成主电路模块的低压端正极。
【专利摘要】本实用新型公开一种数字化高频谐振软开关变换器装置，其主电路模块的低压端与蓄电池和低压采样电路相连，主电路模块的高压端与直流主干电路和高压采样电路相连；低压采样电路和高压采样电路的输出端连接主控模块的输入端；主控模块的输出端与主电路模块的控制端相连。主电路模块包括开关管K1-K4、辅助电感La、反向阻断二极管D1-D2和续流二极管D3和D4。在降压模式时电流通过辅助开关管K3进入辅助电感，在升压模式时电流通过辅助开关管K4进入辅助电感。根据负载的变化实时控制辅助开关管K3和K4的开关时间来控制辅助电感储存的能量。在轻负载时，主开关电路不需要辅助电路就可以实现ZVS。
【IPC分类】H02M3-335
【公开号】CN204497992
【申请号】CN201520090090
【发明人】雷善历, 廖志贤, 黄国现, 谭祖印, 闭金杰, 罗海丽
【申请人】广西师范大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年2月9日