一种零电压开关反激变换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种零电压开关反激变换器，连接直流输入电源和负载，包括开关管、保护二极管、谐振单元、整流二极管、隔离变压器以及滤波电容，所述谐振单元由谐振电容和隔离变压器的激磁电感组成。本实用新型可实现开关管的零电压导通和近似零电压关断，可大幅降低损耗，可用于DC/DC升降压功率变换场合。
【专利说明】-种零电压开关反激变换器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及直流变换器领域，特别涉及一种可应用于DC/DC升降压功率变换 场合的，可实现反激变换器零电压开关的电路。
【背景技术】
[0002] 随着经济的发展和科技的进步，汽车已经成为人们出行和运输必不可少的交通工 具。然而，随着汽车数量的不断增加，一些问题也逐渐显现出来。首先，石油危机问题引起 了人们的担忧。截止到2011年年底，全世界已探明石油储量为2314. 2亿吨，目前全世界每 年石油消耗量为40. 88亿吨，其中超过H分之一的石油都被汽车所消耗。W该个速度计算， 54年后我们将面临无油可用的危机。另外，环境污染问题也逐渐被人们所关注。随着汽车 数量的逐渐增多，汽车尾气造成的空气污染问题也愈发严重。经环境保护组织检测，目前城 市空气中60% W上的污染物来自汽车尾气。出于应对石油危机、缓解空气污染、抢占电动汽 车市场等目的，自上世纪90年代W来，各国政府和各大汽车厂商纷纷投入大量人力物力来 推动电动汽车的推广和研发。
[0003] 目前，制约电动汽车发展的瓶颈在于电动汽车动力蓄电池技术。电动汽车不仅节 能、环保而且使用成本低、噪声小，市场前景广阔。但是，由于受到续航里程短、充电不方便、 电池使用寿命短等因素的制约，影响了电动汽车推广普及的速度。在目前电动汽车动力蓄 电池技术没有获得突破性进展的情况下，我们只能努力改善电动汽车电气系统的控制策略 和性能，提高电动汽车电源变换器的效率，研发新型便捷的充电装置，使电动汽车能够方便 地进行充电，提高电能使用效率，减少充电次数，延长蓄电池的使用寿命。 实用新型内容
[0004] 本实用新型提出一种零电压开关反激变换器，该变换器能够实现开关管的零电压 导通和近似零电压关断，软开关减小开关损耗，提升变换器的效率，适合应用于电动汽车领 域。
[0005] 本实用新型的技术方案如下：
[0006] -种零电压开关反激变换器，连接直流输入电源和负载，包括开关管、保护二极 管、谐振单元、整流二极管、隔离变压器W及滤波电容；所述谐振单元由谐振电容和隔离变 压器的激磁电感组成，谐振电容并联在隔离变压器的原边，谐振单元与开关管串联，保护二 极管反相并联在开关管的集电极和发射极之间；所述直流输入电源一端接在谐振单元一 侦另一端接在开关管一侧；所述隔离变压器的副边接整流二极管和滤波电容，构成一个回 路。
[0007] 本实用新型的有益技术效果是：
[0008] 本实用新型的零电压开关反激变换器在实现升降压功能的同时，使开关管实现了 软开关，有效减小了损耗，具有很高的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是所举实施例的零电压开关反激变换器拓扑结构图。
[0010] 图2是图1所示电路相关元件工作波形示意图。
[0011] 图3是图1所示电路第一阶段工作模态示意图。
[0012] 图4是图1所示电路第二阶段工作模态示意图。
[0013] 图5是图1所示电路第H阶段工作模态示意图。
[0014] 图6是图1所示电路第四阶段工作模态示意图。
[0015] 图7是图1所示电路第五阶段工作模态示意图。
[0016] 图8是图1所示电路主要仿真波形图。
[0017] 图9是图1所示电路开关管电压电流仿真波形图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做进一步说明。
[0019] 本实用新型涉及一种零电压开关反激变换器，图1为本实用新型的一个实施例电 路拓扑结构图。如图1所示，本实用新型的零电压开关反激变换器连接直流输入电源Vi。和 负载咕，包括开关管Q、保护二极管〇1、谐振单元、整流二极管化、隔离变压器T W及滤波电 容C。。谐振单元由谐振电容Ct和隔离变压器的激磁电感Lf并联组成，谐振电容Ct并联在 隔离变压器T的原边。谐振单元与开关管Q串联，保护二极管Di反相并联在开关管Q的集 电极和发射极之间。直流输入电源Vi。一端接在谐振单元一侧，另一端接在开关管Q -侧。 隔离变压器T的副边接包括整流二极管和滤波电容C。在内的整流滤波元件，构成一个回 路。
[0020] 下面对本实用新型的零电压开关反激变换器的控制方法进行详细说明。
[0021] 如图2、图3所示，第一阶段；;
[0022] t。时刻隔离变压器T的激磁电感Lf上的电流为0,在t。时刻开通开关管Q，谐振电 容Ct两端电压V& = Vi。，此时隔离变压器T副边的整流二极管承受反压，能量不会传到 副边，输入电压Vi。加在激磁电感L,两端，向激磁电感L,储能，ib从0线性增加，负载电流 由滤波电容C。提供，ti时刻ib增加到I。。
[002引如图2、图4所示，第二阶段；;
[0024] ti时刻关断开关管Q，此后激磁电感Lf与谐振电容Ct发生并联谐振，即谐振电容Ct 向激磁电感Lf放电，V&从Vi。开始下降，ib从I。谐振增加，由于开关器件的输出电容C。,,（在 图中没有画出）相于对谐振电容Ct很小，在开关管Q关断时间内，其两端电压（对M0SFET 而言，即漏极与源极间电压）上升很小，可W近似看为零电压关断。
[002引到t,时刻，V&下降为零，ib谐振增加到其最大值。此后激磁电感Lf对谐振电容 Cf反向充电，V&从零负向增加，ib开始谐振下降。直到时亥!]，V& = -vyn，ib减小到Ii， 整个模态中负载电流依然由滤波电容C。提供。
[0026] 可见，在ti?t3该段时间内，只是激磁电感L,和谐振电容Ct之间进行能量交换， 但激磁电感Lf和谐振电容Ct上的总能量不变。
[0027] 如图2、图5所不，第H阶段；t3<t<t4 ;
[002引 ts时刻，V& = -Vyn，隔离变压器T副边的整流二极管化导通，导通时整流二极管 化的电流iD2始终等于ib/n，隔离变压器副边电流流过整流二极管化给滤波电容C。充电， 并提供负载电流，在此过程中va保持不变，ib线性下降，直到t4时刻，ib = 0,此开关模态 结束。
[002引如图2、图6所不，第四阶段；t4<t<te ;
[0030] 在t4时刻，ib下降到零，整流二极管自然关断，此后激磁电感Lf与谐振电容Ct 发生并联谐振，即谐振电容Ct向激磁电感Lf放电，V&从-vyn开始正向上升，ib从零开始 负向谐振增加。在tg时刻谐振电容Ct电压谐振到0, ib达到反向最大值，此后激磁电感Lf 向谐振电容Ct放电，ib和Vet都正向上升。直到te时刻，Vet = Vi。，ib = -I2,此开关模态 结束。在该段时间内，激磁电感Lf和谐振电容Ct上的总能量保持不变。
[00引]如图2、图7所示，第五阶段；te<t<t7 ;
[003引tg时刻心=Vi。，ib = -12,此后隔离变压器T原边的保护二极管自然导通，ib 流过保护二极管Di将能量回馈给输入端，在整个过程中激磁电感Lf和谐振电容Ct上的电 压始终等于输入电压，ib正向线性增加，直到t,时刻ib增加到0此工作模态结束。
[0033] 下面通过一个具体的例子来阐述本实用新型技术方案：
[0034] 本实用新型给出了该零电压开关反激变换器的仿真实例，具体仿真参数如下：
[00 巧]
【权利要求】
1. 一种零电压开关反激变换器，其特征在于：所述变换器连接直流输入电源（vin)和负 载（RJ，包括开关管（Q)、保护二极管仇）、谐振单元、整流二极管（D2)、隔离变压器⑴以 及滤波电容（C。）；所述谐振单元由谐振电容（(；）和隔离变压器⑴的激磁电感（LJ组成， 谐振电容（(；）并联在隔离变压器⑴的原边，谐振单元与开关管（Q)串联，保护二极管（DJ 反相并联在开关管（Q)的集电极和发射极之间；所述直流输入电源（Vin) -端接在谐振单元 一侧，另一端接在开关管（Q) -侧；所述隔离变压器（T)的副边接整流二极管（D2)和滤波 电容（C。)，构成一个回路。
【文档编号】H02M3/335GK204205958SQ201420657310
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】陈武, 吴小刚, 刘斌, 吴鸿亮 申请人:无锡中汇汽车电子科技有限公司