吸收电路和直流转直流变换器的制作方法

本申请属于直流变换器技术领域，尤其涉及一种吸收电路和直流转直流变换器。

背景技术：

传统的dc/dc(directcurrentchangedirectcurrent，直流电转直流电)变换器中，很大一部分拓扑的主开关管都是采用的硬关断，由于是硬关断，dc/dc变换器的主开关管关断时通常是vds(主开关管的漏极和源极之间的电压vds)电压先升高至关断电压，体电流id(漏极电流id)才开始下降，导致主开关管关断时管压降与体电流有较长的交叉时间，因此关断损耗比较严重，不利于dc/dc变换器效率提升，另一方面由于硬关断，造成vds出现振荡过压尖峰，对开关管电压应力及系统emc(electromagneticcompatibility，电磁兼容性)带来不利影响，同时也进一步增加关断损耗，而且目前的dc/dc变换器的软关断无法很好解决上述问题。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种吸收电路，旨在解决问题当前直流转直流变换器关断控制存在着损耗严重、产生振荡尖峰电压的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种吸收电路，用于直流转直流变换器，包括：

第一蓄能电路，与所述直流转直流变换器的开关电路连接，配置为当所述开关电路截止时对所述开关电路进行电压钳位并将所述开关电路的第一直流电存储为第一电能，当所述开关电路导通时输出第一电能；

第二蓄能电路，分别与所述开关电路和所述第一蓄能电路连接，配置为当所述开关电路截止时将存储的第二电能输出至所述开关电路，当所述开关电路导通时将输入的所述第一电能转换成所述第二电能。

在其中一实施例，所述第一蓄能电路包括第一二极管、第一电感、第二二极管以及第一电容；

所述第一电容的第一端、所述第一二极管的正极以及所述第二二极管的负极共接，所述第一二极管的负极与所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端为所述第一蓄能电路的第一电能输出端，所述第二二极管的正极为所述第一蓄能电路的第一直流电输入端，所述第一电容的第二端与电源地连接。

在其中一实施例，所述第二蓄能电路包括第三二极管、第一电阻以及第二电容；

所述第三二极管的正极与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电容的第一端连接构成所述第二蓄能电路的第一电能输入端和所述第二蓄能电路的第二电能输出端，所述第二电容的第二端与所述开关电路连接。

本申请实施例的第二方面提供了一种直流转直流变换器，包括所述开关电路和如第一方面任一项所述的吸收电路；所述开关电路配置为将输入的直流电源转换成所述第一直流电和第二直流电。

在其中一实施例，所述开关电路为boost电路、buck电路、buck-boost电路和有源钳位反激变换电路中的一种。

在其中一实施例，所述boost电路包括第一场效应管、第三电容、第四电容、第二电感以及第四二极管；

所述第三电容的第一端与所述第二电感的第一端连接构成所述开关电路的直流电源输入端，所述第二电感的第二端、所述第四二极管的正极与所述第一场效应管的漏极共接构成所述开关电路的第一直流电输出端，所述第四二极管的负极与所述第四电容的第一端连接构成所述开关电路的第二电能输入端以及所述开关电路的第二直流电输出端，所述第三电容的第二端、所述第四电容的第二端以及所述第一场效应管的源极均与电源地连接，所述第一场效应管的栅极为所述开关电路的使能端。

在其中一实施例，所述buck电路包括第二场效应管、第五电容、第六电容、第三电感以及第五二极管；

所述第五电容的第一端、所述第五二极管的负极以及所述第三电感的第一端共接构成所述开关电路的直流电源输入端和所述开关电路的第二电能输入端，所述第三电感的第二端和所述第六电容的第一端连接构成所述开关电路的第二直流电输出端，所述第六电容的第二端、所述第五二极管的正极以及所述第二场效应管的漏极共接构成所述开关电路的第一直流电输出端，所述第五电容的第二端和所述第二场效应管的源极均与电源地连接，所述第二场效应管的栅极为所述开关电路的使能端。

在其中一实施例，所述buck-boost电路包括第三场效应管、第七电容、第八电容、第四电感以及第六二极管；

所述第七电容的第一端、所述第四电感的第一端以及所述第八电容的第一端共接构成所述开关电路的直流电源输入端，所述第四电感的第二端、所述第六二极管的正极以及所述第三场效应管的漏极共接构成所述开关电路的第一直流电输出端，所述第六二极管的负极与所述第八电容的第二端连接构成所述开关电路的第二直流电输出端和所述开关电路的第二电能输入端，所述第七电容的第二端和所述第三场效应管的源极均与电源地连接，所述第三场效应管的栅极为所述开关电路的使能端。

在其中一实施例，所述有源钳位反激变换电路包括第四场效应管、第五场效应管、第九电容、第十电容、第十一电容、第七二极管、第五电感以及变压器；

所述第九电容的第一端、第十电容的第一端、第五电感的第一端共接构成所述开关电路的直流电源输入端，所述第十电容的第二端与所述第五场效应管的漏极连接构成所述开关电路的第二电能输入端，所述第五电感的第一端与所述变压器的原边绕组的第一端连接，所述变压器的原边绕组的第二端、所述第四场效应管的漏极以及所述第五场效应管的源极共接构成所述开关电路的第一直流电输出端，所述第九电容的第二端和第四场效应管的源极均与电源地连接，所述变压器的副边绕组的第一端与所述第七二极管的正极连接，所述第七二极管的负极与所述第十一电容的第一端连接构成所述开关电路的第二直流电输出端，所述第十一电容的第二端与所述变压器的副边绕组的第二端连接。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过第一蓄能电路与直流转直流变换器的开关电路连接，当开关电路截止时对开关电路进行电压钳位并将开关电路的第一直流电存储为第一电能，当开关电路导通时输出第一电能，第二蓄能电路分别与开关电路和第一蓄能电路连接，当开关电路截止时将存储的第二电能输出至开关电路，当开关电路导通时将输入的第一电能转换成第二电能，使开关电路从导通状态变成截止状态时，第一蓄能电路对开关电路进行电压钳位使得开关电路两端电压为零电压，实现了开关电路的零电压软关断，降低了开关电路在转换截止状态时的损耗，以及避免了开关电路出现振荡过压尖峰。

附图说明

图1为本申请实施例提供的吸收电路的示例原理框图；

图2为本申请实施例提供的吸收电路的示例电路原理图；

图3为本申请实施例提供的直流转直流变换器的第一示例电路原理图；

图4为本申请实施例提供的直流转直流变换器的第二示例电路原理图；

图5为本申请实施例提供的直流转直流变换器的第三示例电路原理图；

图6为本申请实施例提供的直流转直流变换器的第四示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

一种吸收电路，用于直流转直流变换器，包括第一蓄能电路100和第二蓄能电路200。

第一蓄能电路100，与所述直流转直流变换器的开关电路300连接，配置为当所述开关电路300截止时对所述开关电路300进行电压钳位并将所述开关电路300的第一直流电存储为第一电能，当所述开关电路300导通时输出第一电能。

第二蓄能电路200，分别与所述开关电路300和所述第一蓄能电路100连接，配置为当所述开关电路300截止时将存储的第二电能输出至所述开关电路300，当所述开关电路300导通时将输入的所述第一电能转换成所述第二电能。

在本实施例中，在直流转直流变换器的开关电路300截止时(实际指开关电路300的主开关元件处于截止状态)，第一蓄能电路100将开关电路300输出的第一直流电进行存储成第一电能，因为在直流转直流变换器的开关电路300导通时，第一蓄能电路100将第一电能输出至第二蓄能电路200以使第二蓄能电路200将第一电能转换成第二电能进行蓄能，因此在开关电路300从导通状态变成截止状态时，第一蓄能电路100的电压为0，因此第一蓄能电路100对开关电路300进行电压钳位使得开关电路300在变成截止状态时开关电路300的主开关元件的两端电压为零电压，实现了开关电路300的零电压软关断，因此开关电路300在转换截止状态时不会有损耗，而且开关电路300不会出现振荡过压尖峰，另外在开关电路300处于截止状态时第二蓄能电路200将第二电能输出至开关电路300用以提到开关电路300的输出电压，实现了电能的有效利用，进一步降低了直流转直流变换器的损耗。

请参阅图2，在其中一实施例，所述第一蓄能电路100包括第一二极管d1、第一电感l1、第二二极管d2以及第一电容c1；

所述第一电容c1的第一端、所述第一二极管d1的正极以及所述第二二极管d2的负极共接，所述第一二极管d1的负极与所述第一电感l1的第一端连接，所述第一电感l1的第二端为所述第一蓄能电路100的第一电能输出端，所述第二二极管d2的正极为所述第一蓄能电路100的第一直流电输入端，所述第一电容c1的第二端与电源地连接。

在其中一实施例，所述第二蓄能电路200包括第三二极管d3、第一电阻r1以及第二电容c2；

所述第三二极管d3的正极与所述第一电阻r1的第一端连接，所述第一电阻r1的第二端与所述第二电容c2的第一端连接构成所述第二蓄能电路200的第一电能输入端和所述第二蓄能电路200的第二电能输出端，所述第二电容c2的第二端与所述开关电路300连接。

其中，第一电阻r1用于调节第二电容c2的放电电流，其中第一电阻r1可以用导线代替，第一电阻r1的阻值为任意值。

下面结合工作原理对图2所示的吸收电路进行说明，当开关电路300处于导通状态时，第一电容c1、第一二极管d1、第一电感l1、第二电容c2以及开关电路300构成的回路导通，第一电容c1输出第一电能至第二电容c2以使第一电容c1的两端电压为0，第二电容c2将第一电能转换成第二电能并存储，当开关电路300由导通状态转换成截止状态时，第一电容c1与第二二极管d2对开关电路300进行电压钳位，使得开关电路300在变成截止状态时的电压为零(实际是开关电路300中的主开关元件的两端电压为0)，当开关电路300处于截止状态时，第一直流电通过第二二极管d2对第一电容c1进行充电，使得第一电容c1的电压上升并且存储第一电能，第二电容c2通过第一电阻r1和第三二极管d3向开关电路300放电。

本申请实施例的第二方面提供了一种直流转直流变换器，包括所述开关电路300和如上列任一实施例的吸收电路；所述开关电路300配置为将输入的直流电源转换成所述第一直流电和第二直流电。

因为本实施例的直流转直流变换器包括上述任一实施例的吸收电路，因此本实施例的直流转直流变换器至少含有上述任一实施例的吸收电路对应的有益效果。

请参阅图3至图6，在其中一实施例，所述开关电路300为boost(boost、升压斩波)电路、buck(buck、降压斩波)电路、buck-boost(buck-boost、升降压斩波)电路和有源钳位反激变换电路中的一种。

请参阅图3，在其中一实施例，所述boost电路包括第一场效应管q1、第三电容c3、第四电容c4、第二电感l2以及第四二极管d4；

所述第三电容c3的第一端与所述第二电感l2的第一端连接构成所述开关电路300的直流电源输入端，所述第二电感l2的第二端、所述第四二极管d4的正极与所述第一场效应管q1的漏极共接构成所述开关电路300的第一直流电输出端，所述第四二极管d4的负极与所述第四电容c4的第一端连接构成所述开关电路300的第二电能输入端以及所述开关电路300的第二直流电输出端，所述第三电容c3的第二端、所述第四电容c4的第二端以及所述第一场效应管q1的源极均与电源地连接，所述第一场效应管q1的栅极为所述开关电路300的使能端。

其中，第一场效应管q1根据其栅极的输入信号来控制其处于导通状态或截止状态；本实施例的第一场效应管q1为mos管(metaloxidesemiconductor、半导体场效应晶体管)，第一场效应管q1也可为三极管，当第一场效应管q1为三极管本领域技术人员仅需将其对应于mos管进行常规的调整即可。

在本实施例中，开关电路300的导通指的是第一场效应管q1处于导通状态，开关电路300的截止状态指的是第一场效应管q1处于截止状态，第二电感l2将输入的直流电源转换成第一直流电，在第一场效应管q1导通时，第一电容c1、第一二极管d1、第一电感l1、第二电容c2以及第一场效应管q1构成的回路导通，因为第一电容c1、第二电容c2和第一电感l1的单方向谐振作用，第一电容c1输出第一电能至第二电容c2进行放电以使第一电容c1两端电压为0，第二电容c2将第一电能转换成第二电能并存储，当第一场效应管q1由导通状态转换成截止状态时，第一电容c1与第二二极管d2对第一场效应管q1进行电压钳位，使得第一场效应管q1在变成截止状态时其两端的电压为零，当第一场效应管q1处于截止状态时，第一直流电通过第二二极管d2对第一电容c1进行充电，使得第一电容c1的电压上升并且存储第一电能，第二电容c2放电并通过第一电阻r1和第三二极管d3对第四电容c4充电，第三二极管d3输出的第二电能、第四电容c4输出的电能以及第四二极管d4输出的第一直流电构成第二直流电并向外输出。

请参阅图4，在其中一实施例，所述buck电路包括第二场效应管q2、第五电容c5、第六电容c6、第三电感l3以及第五二极管d5；

所述第五电容c5的第一端、所述第五二极管d5的负极以及所述第三电感l3的第一端共接构成所述开关电路300的直流电源输入端和所述开关电路300的第二电能输入端，所述第三电感l3的第二端和所述第六电容c6的第一端连接构成所述开关电路300的第二直流电输出端，所述第六电容c6的第二端、所述第五二极管d5的正极以及所述第二场效应管q2的漏极共接构成所述开关电路300的第一直流电输出端，所述第五电容c5的第二端和所述第二场效应管q2的源极均与电源地连接，所述第二场效应管q2的栅极为所述开关电路300的使能端。

其中，第二场效应管q2根据其栅极的输入信号来控制其处于导通状态或截止状态；本实施例的第二场效应管q2为mos管，第二场效应管q2也可为三极管，当第二场效应管q2为三极管本领域技术人员仅需将其对应于mos管进行常规的调整即可。

在本实施例中，开关电路300的导通指的是第二场效应管q2处于导通状态，开关电路300的截止状态指的是第二场效应管q2处于截止状态，第三二极管d3输出的第二电能、直流电源经过第三电感l3后输出电能以及第六电容c6输出的电能构成第二直流电，第六电容c6提供的电能为第一直流电，第二场效应管q2导通时，第一电容c1、第一二极管d1、第一电感l1、第二电容c2以及第二场效应管q2构成的回路导通，第一电容c1输出第一电能至第二电容c2进行放电以使第一电容c1两端电压为0，第二电容c2将第一电能转换成第二电能并存储，当第二场效应管q2由导通状态转换成截止状态时，第一电容c1与第二二极管d2对第二场效应管q2进行电压钳位，使得第二场效应管q2在变成截止状态时其两端的电压为零，当第二场效应管q2处于截止状态时，第一直流电通过第二二极管d2对第一电容c1进行充电，使得第一电容c1的电压上升并且存储第一电能，第二电容c2放电并通过第一电阻r1和第三二极管d3对第五电容c5充电。

请参阅图5，在其中一实施例，所述buck-boost电路包括第三场效应管q3、第七电容c7、第八电容c8、第四电感l4以及第六二极管d6；

所述第七电容c7的第一端、所述第四电感l4的第一端以及所述第八电容c8的第一端共接构成所述开关电路300的直流电源输入端，所述第四电感l4的第二端、所述第六二极管d6的正极以及所述第三场效应管q3的漏极共接构成所述开关电路300的第一直流电输出端，所述第六二极管d6的负极与所述第八电容c8的第二端连接构成所述开关电路300的第二直流电输出端和所述开关电路300的第二电能输入端，所述第七电容c7的第二端和所述第三场效应管q3的源极均与电源地连接，所述第三场效应管q3的栅极为所述开关电路300的使能端。

其中，第三场效应管q3根据其栅极的输入信号来控制其处于导通状态或截止状态；本实施例的第三场效应管q3为mos管，第三场效应管q3也可为三极管，当第三场效应管q3为三极管本领域技术人员仅需将其对应于mos管进行常规的调整即可。

在本实施例中，开关电路300的导通指的是第三场效应管q3处于导通状态，开关电路300的截止状态指的是第三场效应管q3处于截止状态，直流电源经第四电感l4转换成第一直流电，第三二极管d3输出的第二电能、第一直流电以及第八电容c8输出的电能构成第二直流电，第三场效应管q3导通时，第一电容c1、第一二极管d1、第一电感l1、第二电容c2以及第三场效应管q3构成的回路导通，第一电容c1输出第一电能至第二电容c2进行放电以使第一电容c1两端电压为0，第二电容c2将第一电能转换成第二电能并存储，当第三场效应管q3由导通状态转换成截止状态时，第一电容c1与第二二极管d2对第三场效应管q3进行电压钳位，使得第三场效应管q3在变成截止状态时其两端的电压为零，当第三场效应管q3处于截止状态时，第一直流电通过第二二极管d2对第一电容c1进行充电，使得第一电容c1的电压上升并且存储第一电能，第二电容c2放电并通过第一电阻r1和第三二极管d3对第八电容c8和第七电容c7充电。

请参阅图6，在其中一实施例，所述有源钳位反激变换电路包括第四场效应管q4、第五场效应管q5、第九电容c9、第十电容c10、第十一电容c11、第七二极管d7、第五电感l5以及变压器t1；

所述第九电容c9的第一端、第十电容c10的第一端、第五电感l5的第一端共接构成所述开关电路300的直流电源输入端，所述第十电容c10的第二端与所述第五场效应管q5的漏极连接构成所述开关电路300的第二电能输入端，所述第五电感l5的第一端与所述变压器t1的原边绕组的第一端连接，所述变压器t1的原边绕组的第二端、所述第四场效应管q4的漏极以及所述第五场效应管q5的源极共接构成所述开关电路300的第一直流电输出端，所述第九电容c9的第二端和第四场效应管q4的源极均与电源地连接，所述变压器t1的副边绕组的第一端与所述第七二极管d7的正极连接，所述第七二极管d7的负极与所述第十一电容c11的第一端连接构成所述开关电路300的第二直流电输出端，所述第十一电容c11的第二端与所述变压器t1的副边绕组的第二端连接。

其中，第四场效应管q4根据其栅极的输入信号来控制其处于导通状态或截止状态；本实施例的第四场效应管q4和第五场效应管q5均为mos管，第四场效应管q4和第五场效应管q5均可为三极管，当第四场效应管q4和第五场效应管q5为三极管本领域技术人员仅需将其对应于mos管进行常规的调整即可。

在本实施例中，开关电路300的导通指的是第四场效应管q4处于导通状态，开关电路300的截止状态指的是第四场效应管q4处于截止状态，直流电源和第二电能经第五电感l5和变压器t1的原边绕组转换成第一直流电，变压器t1的副边绕组输出的电能和第十一电容c11输出的电能构成第二直流电，第四场效应管q4导通时，第一电容c1、第一二极管d1、第一电感l1、第二电容c2以及第四场效应管q4构成的回路导通，第一电容c1输出第一电能至第二电容c2进行放电以使第一电容c1两端电压为0，第二电容c2将第一电能转换成第二电能并存储，当第四场效应管q4由导通状态转换成截止状态时，第一电容c1与第二二极管d2对第四场效应管q4进行电压钳位，使得第四场效应管q4在变成截止状态时其两端的电压为零，当第四场效应管q4处于截止状态时，第一直流电通过第二二极管d2对第一电容c1进行充电，使得第一电容c1的电压上升并且存储第一电能，第二电容c2放电并通过第一电阻r1和第三二极管d3对第十电容c10和第十一电容c11充电。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。