一种pfc软开关电路的制作方法
【专利摘要】一种PFC软开关电路，包括BOOST电路中的开关SW4和续流二极管D1；还包括电感L2、电容C1、电容C2、二极管D2、二极管D3和二极管D4，由电容C1和二极管D2同向串联而成的支路，同向并联在所述续流二极管D1的两端；所述电感L2的一端接于电容C1的正极，电感L2的另一端接于所述开关SW4的正极；电容C2的一端和二极管D3的正极同向串接为支路后，二极管D3的负极接于电容C1和二极管D2之间，电容C2的另一端接于所述开关SW4的负极；所述二极管D4的正极接于电感L2和所述开关SW4之间，所述二极管D4的负极接于电容C2和二极管D3之间。无需复杂的控制技术、也不需要辅助的IGBT、实现方式简单有效，且从轻载到重载都能有效作用。
【专利说明】
一种PFC软开关电路
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及BOOST电路配套电路领域，特别是一种PFC软开关电路。
【背景技术】
[0002]BOOST电路是一种开关直流升压电路，其主要应用在电力电子技术、开关电源技术、新能源技术等领域。目前，BOOST电路基本采用先对电感充电然后将电感存储的能量释放给电容的方案以实现电压的提升，但由于开关器件的损耗高，而且发热量较大，造成电路转换效率低，电路寿命短。
[0003]软开关:软开关英文名称“soft switching”，即通过合理的电路设计，使开关器件在开通与关断瞬态，处于零电压/零电流开通/关断状态，以此来降低开关器件的损耗，提高系统效率，同时降低器件开关瞬态承受应力，增加系统可靠性。
[0004]晶体管作为开关器件的应用在当下电子产品中已越来越广泛，同时，随着科技日新月异的变化以及人类文明的发展，节能环保已经是整个社会环境发展下的必然趋势。作为电力电子方面的关键技术各种“软开关”电路，由于具有更高效率，开关应力更小，温升更小等优点，已经在许多晶体管开关电路中使用。现有一些针对BOOST升压电路架构设计的“软开关”通常采用辅助晶体管电路的方式来实现，这种“软开关”电路由于增加辅助晶体管，必需要有驱动电路，并且占用控制芯片的1/0接口，同时增加了控制的难度，当1/0接口不够时可能需要选用成本更高的芯片，具有一定的局限性，实现方式较复杂。
【实用新型内容】
[0005]针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提出实现开关器件的零电压开通、续流二极管的零电流关断以及降低开关管关断应力，无需采用复杂的控制技术，设计新颖，实现简单，并能有效提高系统效率及稳定性。
[0006]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]一种PFC软开关电路，包括BOOST电路中的开关SW4和续流二极管Dl;还包括电感L2、电容Cl、电容C2、二极管D2、二极管D3和二极管D4，由电容Cl和二极管D2同向串联而成的支路，同向并联在所述续流二极管Dl的两端；
[0008]所述电感L2的一端接于电容Cl的一端，电感L2的另一端接于所述开关SW4的正极；
[0009]电容C2的一端和二极管D3的正极同向串接为支路后，二极管D3的负极接于电容Cl和二极管D2之间，电容C2的另一端接于所述开关SW4的负极；
[0010]所述二极管D4的正极接于电感L2和所述开关SW4之间，所述二极管D4的负极接于电容C2和二极管D3之间。
[0011]优选的，还包括输入电源VCC和电感LI，所述输入电源VCC的正极与电感LI的一端连接，电感LI的另一端与所述续流二极管Dl的阳极连接，所述输入电源VCC的负极与所述开关SW4的负极连接；
[0012]还包括滤波电解电容C3和电阻R5，所述滤波电解电容C3的正极接于所述二极管D2的负极，所述滤波电解电容C3的负极接于所述开关SW4的负极;所述电阻R5的一端接于所述续流二极管Dl的阴极，所述电阻R5的另一端接于所述开关SW4的负极。
[0013]优选的，所述电感L2的感值显著小于电感LI的感值，S卩L2〈〈L1。
[0014]优选的，所述滤波电解电容C3的容值显著大于电容CI和电容C2的容值，S卩，C3>>Cl,C3?C2o
[0015]优选的，所述开关SW4为开关元件或晶体管器件。
[0016]针对现有的一些“软开关”电路控制复杂，不易实现的问题，本专利采用一种全新的方式，通过电感电容的特性以及二极管反向截止功能来实现BOOST电路“软开关”功能，减少了控制的复杂性，同时提高了稳定性，本专利通过简单电路实现BOOST电路中晶体管的“软开关”功能，具有功耗低，效率高、简单易实现等优点，不用复杂的驱动电路，也不用辅助晶体管，并联于主电路当中，从轻载到重载都能实现软开关功能，具有以下优点:
[0017]1、无需复杂的控制技术、也不需要辅助的IGBT、实现方式简单有效，且从轻载到重载都能有效作用；
[0018]2、能实现开关管及续流二极管的软开关、有效提高系统效率；
[0019]3、降低开关管及续流二极管的关断应力，提高系统稳定性。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型中开关SW4开通瞬间时的一个实施例的电路图；
[0021]图2是本实用新型中开关SW4关断时的一个实施例的电路图；
[0022 ]图3是本实用新型的另一实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0024]如图1所示，一种PFC软开关电路，包括BOOST电路中的开关SW4和续流二极管Dl;还包括电感L2、电容Cl、电容C2、二极管D2、二极管D3和二极管D4，由电容Cl和二极管D2同向串联而成的支路，同向并联在所述续流二极管Dl的两端；
[0025]所述电感L2的一端接于电容Cl的一端，电感L2的另一端接于所述开关SW4的正极；
[0026]电容C2的一端和二极管D3的正极同向串接为支路后，二极管D3的负极接于电容Cl和二极管D2之间，电容C2的另一端接于所述开关SW4的负极；
[0027]所述二极管D4的正极接于电感L2和所述开关SW4之间，所述二极管D4的负极接于电容C2和二极管D3之间。
[0028]还包括输入电源VCC和电感LI，所述输入电源VCC的正极与电感LI的一端连接，电感LI的另一端与所述续流二极管Dl的阳极连接，所述输入电源VCC的负极与所述开关SW4的负极连接;电感L2串联在开关SW4与电感LI和续流二极管Dl的连接点之间，降低软开关电路成本。
[0029]还包括滤波电解电容C3和电阻R5，所述滤波电解电容C3的正极接于所述二极管D2的负极，所述滤波电解电容C3的负极接于所述开关SW4的负极;所述电阻R5的一端接于所述续流二极管Dl的阴极，所述电阻R5的另一端接于所述开关SW4的负极。
[0030]所述电感L2的感值显著小于电感LI的感值，S卩L2〈〈L1。
[0031]所述滤波电解电容C3的容值显著大于电容Cl和电容C2的容值，S卩，C3?C1，C3>>C2o
[0032]当电源接入后(此时开关SW4断开)，会通过电感LI和电感L2给电容C2充电，在电容C2的两端产生电压；由于续流二极管Dl的正向导通压降低，因此电容Cl两端的电压几乎为零。
[0033]当开关SW4开通瞬间时电路导通情况如图1所示，输入电源VCC通过电感L1、电感L2、开关SW4形成回路，电路中电流上升，同时，由于电感L2的作用，开关SW4在导通时两端电压几乎为零电压导通，从而电路实现了开关SW4的零电压开通功能(ZVS);另一方面，由于在开关SW4开通前，电容C2两端有较高电压，电感L2、二极管D4、二极管D3和电容Cl形成回路，因此电容C2通过二极管D3给电容Cl充电；以上，电容Cl充电，电感L2储能，电感电流线性上升，当电感L2电流上升到与电感LI一致时，续流二极管Dl关断，从而实现了续流二极管Dl的零电流软关断(ZCS)，降低了二极管在关断时承受的瞬态应力，在此之后电感LI与电感L2串联工作。而在以上工作过程的同时，负载通过滤波电解电容C3供电。
[0034]当开关SW4关断时工作流程如图2所示，电容Cl由于与电感L2连接点电位抬高，导致电容Cl的能量通过二极管D2给电容C3充电，直到电容Cl两端电压几乎为零时，续流二极管Dl导通，输入电源VCC通过电感LI以及续流二极管Dl给滤波电解电容C3充电，同时给负载R5供电；电感L2、二极管D4与输入电源VCC和电感LI形成回路，给电容C2充电，并且由于电容C2和二极管D4的作用，开关SW4在关断瞬态时电压尖峰会偏小，随着电容C2被充满电，电压将抬升到略高于电容C3两端的电压，能有效抑制开关两端的尖峰电压。
[0035]实施例2
[0036]如图3所示，还包括续流二极管D5、开关SWl、电感L3、电感L4、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电容C4、电容C5、电容C6和电阻R6，所述输入电源VCC的负极与电感L4的一端连接，电感L4的另一端所述续流二极管D5的阴极；
[0037]所述二极管D6和电容C5同向串联而成的支路，并同向并联在所述续流二极管D5的两端；
[0038]所述电感L3和开关SWl串接为支路后，电感L3的一端接于电感L4和续流二极管D5之间，开关SWl的一端与所述开关SW4连接；
[0039]电容C4的一端和二极管D7的负极串接为支路后，二极管D7的正极接于电容C5和二极管D6之间，电容C4的另一端接于所述开关SW4的负极；
[0040]所述二极管D8的正极接于电容C4和二极管D7之间，所述二极管D8的负极接于电感L32和所述开关SWl之间；
[0041]所述滤波电解电容C6的正极接于所述开关SW4的负极，所述滤波电解电容C3的负极接于所述二极管D6的正极;所述电阻R6的一端接于所述续流二极管Dl的阳极，所述电阻R6的另一端接于所述开关SW4的负极。
[0042]所述开关SW4为开关元件或晶体管器件。
[0043]实施例3
[0044]还包括一个输入电流源和一个电压源，所述输入电流源的正极与所述续流二极管Dl的阳极连接，所述输入电流源的负极与所述开关SW4的负极连接；
[0045]所述电压源的正极与所述续流二极管Dl的阴极连接，所述电压源的负极与所述开关SW4的负极连接。
[0046]以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它【具体实施方式】，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种PFC软开关电路，包括BOOST电路中的开关SW4和续流二极管Dl，其特征在于:还包括电感L2、电容Cl、电容C2、二极管D2、二极管D3和二极管D4，由电容Cl和二极管D2同向串联而成的支路，同向并联在所述续流二极管Dl的两端； 所述电感L2的一端接于电容Cl的一端，电感L2的另一端接于所述开关SW4的正极； 电容C2的一端和二极管D3的正极同向串接为支路后，二极管D3的负极接于电容Cl和二极管D2之间，电容C2的另一端接于所述开关SW4的负极； 所述二极管D4的正极接于电感L2和所述开关SW4之间，所述二极管D4的负极接于电容C2和二极管D3之间。2.根据权利要求1所述的一种PFC软开关电路，其特征在于:还包括输入电源VCC和电感LI，所述输入电源VCC的正极与电感LI的一端连接，电感LI的另一端与所述续流二极管Dl的阳极连接，所述输入电源VCC的负极与所述开关SW4的负极连接。3.根据权利要求2所述的一种PFC软开关电路，其特征在于:还包括滤波电解电容C3和电阻R5，所述滤波电解电容C3的正极接于所述二极管D2的负极，所述滤波电解电容C3的负极接于所述开关SW4的负极;所述电阻R5的一端接于所述续流二极管Dl的阴极，所述电阻R5的另一端接于所述开关SW4的负极。4.根据权利要求2所述的一种PFC软开关电路，其特征在于:所述电感L2的感值显著小于电感LI的感值，S卩L2〈〈L1。5.根据权利要求3所述的一种PFC软开关电路，其特征在于:所述滤波电解电容C3的容值显著大于电容Cl和电容C2的容值，S卩，C3?C1，C3?C2。6.根据权利要求1所述的一种PFC软开关电路，其特征在于:所述开关SW4为开关元件或晶体管器件。
【文档编号】H02M1/08GK205681303SQ201620359793
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月25日 公开号201620359793.0, CN 201620359793, CN 205681303 U, CN 205681303U, CN-U-205681303, CN201620359793, CN201620359793.0, CN205681303 U, CN205681303U
【发明人】古元, 罗润汉, 林为, 尹晓娟, 封宁波, 白维, 钟立亮, 聂文强, 刘振, 向延钊, 丁铸
【申请人】佛山市新光宏锐电源设备有限公司