一种简易的降压斩波准软开关方法与流程

本发明专利属于电力电子领域，该方法主要适用于包括igbt或mos管在内的各种功率器件在开关电源、电焊机或电机控制中的应用。

背景技术：

目前在各种降压斩波电路中，小功率电路普遍使用硬开关，大功率电路则使用控制非常复杂、器件较多的全软开关斩波电路。为了提高开关频率，减小电源体积，降低成本，在功率斩波输出中，如何找到一种简单易行的方式，降低功率器件发热，延长其工作寿命，一直是一个技术难题。

技术实现要素：

我们在工作中，经过反复尝试，发明了一种简易可行的降压斩波的准软开关方法。本发明通过在主开关旁并联一个与rc网络串联的辅助开关，在主开关管开和关的适当时机对辅助开关进行开和关，确保主开关管在开和关的瞬间，维持其两端电压近似等于零，从而获得主开关管的准软开关效果。

本发明提出的一种降压斩波软开关方法，在主开关旁并联一个rc网络。

优选的，所述的rc网络分别由一个功率电阻和一个高压高频电容组成。

优选的，所述rc网络与一个辅助开关管串联。

优选的，所述辅助开关管工作频率与主开关管工作频率一致。

优选的，所述辅助开关管提前主开关管0.7微秒左右导通。

优选的，所述辅助开关管延迟主开关管0.5微秒左右关闭。

本发明的有益效果是：

配合主开关的通断，辅助开关每次都提前开通，延后关断，保证了主开关管是一个近似的零电压开通，零电压关断。主开关管的开关损耗，在辅助开关管和高频高压电容的配合下，基本都转移到了功率电阻上面。

附图说明

图1中q1是主开关器件，qb是辅助开关，c是高频高压电容，r是功率电阻。q1和续流二极管d1，以及主电感l1，输出电容co构成传统意义上的降压斩波电路。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例

本实施例的主电路连线按照附图1连线。

1.器件参数选取：在本电路中，主开关q1选用耐压为1200v，电流为100a比亚迪igbt模块bg100b12lx2-i，其c，e之间结电容为405pf。辅助开关管qb采用美国仙童公司的mos管fqp8n80c，参数为耐压800v，电流8a。rc参数取值方式：c的大小为主开关器件c、e之间结电容大小的十倍以上，一般取为其大小的20倍到30倍之间，本例中取c容量为103耐压为1200v的cbb高频电容。同时，按照斩波开关周期的十分之一取为rc放电周期，然后根据公式τ＝rc，确定r值的大小，本例中，取f＝20khz,则t＝50us，那么τ＝5us,算得r＝500欧姆。电阻消耗功率近似为：p＝0.5*c*u^2*f。按照上面参数算得p＝28瓦(u取值为530v)。最终确定功率电阻参数为：510欧姆/30瓦。

2.驱动主开关q1和辅助开关qb的pwm控制波形的产生。

本控制电路的关键在于如何控制辅助开关qb驱动波形的产生。在实践中我们采用了两种方案：如果使用mcu或者dsp产生驱动波形，通过软件编程可以容易地获得所需要的波形；如果使用sg3525产生pwm驱动波形，可以使用sg3525的4脚的脉冲波形，通过一个三极管和与非门电路cd4093进行电平转换，从4v转换到15v，然后再与sg3525之11脚和14脚输出的驱动波形用或非门芯片cd4002处理，最后进行0.5us的延时，就可以得到辅助管qb的驱动波形。该电路比起纯软开关斩波电路，使用的功率器件大为减少，比起斩波硬开关两端并联的rc缓冲电路，或者是rcd缓冲电路，经过理论分析和实验对比，效果也有明显改善。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种简易可行的降压斩波的准软开关方法及实现装置，该准软开关方法采用在主开关旁并联一个与RC网络串联的辅助开关，在主开关管开和关的适当时机对辅助开关进行开和关，确保主开关管在开和关的瞬间，维持其两端电压近似等于零，从而获得了主开关管零电压开关的准软开关效果。该方法能有效地降低主开关管本身的开关发热量，从而可以提升开关频率，减少相关电感量的体积和重量，并达到延长设备使用寿命、降低成本的目的。

技术研发人员：王德斌;王康
受保护的技术使用者：邢台子中电子科技有限公司
技术研发日：2019.03.11
技术公布日：2019.06.14