开关电路、变换器以及变电设备的制作方法

本申请涉及变频，特别涉及一种开关电路、变换器以及变电设备。

背景技术：

1、功率变换技术是储能行业的关键技术之一，随着电压等级的不断提升，传统的硬开关变换技术效率低下，功率器件的发热也在不断增加，难以满足产品散热的要求和用户对能量吞吐率的要求，因此软开关技术成为储能行业的主流技术路线。常用的软开关技术主要分为两类，第一种，非隔离型功率变换器拓扑，主要使电路工作在断续模式，依靠较小的负电流抽取开关器件寄生电容的电压后再进行驱动开通，从而实现zvs(zero voltageswitch，零电压开关)；第二种，隔离型功率变换器拓扑，采用全桥或半桥谐振变换技术，利用电压与电流之间的相位差，在死区时间内，抽取即将开通的半导体器件寄生电容的电压后再进行驱动开通，实现zvs，例如半桥或全桥llc拓扑。

2、但是，死区时间的设置至关重要，死区时间太小容易导致硬开关，无法达到提升效率的目的；死区时间太大，则会导致谐振电流反向，使前一时刻关断的器件寄生二极管导通，此时，若同桥臂的另一个开关管开通，会导致很大的反向恢复电流，从而造成器件失效等严重后果。

技术实现思路

1、本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种开关电路，通过上桥开关单元阻止下桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，并下桥开关单元阻止上桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，解决了由于死区时间设置不准确产生的反向恢复电流导致开关器件损坏的问题，进而降低了开关器件失效的概率。

2、本实用新型的第二个目的在于提出一种变换器。

3、本实用新型的第三个目的在于提出一种变电设备。

4、为达到上述目的，根据本实用新型第一方面实施例提出了一种开关电路，包括至少一个桥臂，桥臂包括上桥开关单元和下桥开关单元，上桥开关单元被配置为阻止下桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，以使得下桥开关单元实现零电压开通，下桥开关单元被配置为阻止上桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，以使得上桥开关单元实现零电压开通。

5、根据本实用新型实施例的开关电路，包括至少一个桥臂，桥臂包括上桥开关单元和下桥开关单元，上桥开关单元被配置为阻止下桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，以使得下桥开关单元实现零电压开通，在下桥开关单元实现零电压开通的过程中，上桥开关单元会阻止死区时间过长产生的反向电流，这样上桥开关单元中的寄生二极管不会导通，在下桥开关单元开通时，也不会产生较大的反向恢复电流；下桥开关单元被配置为阻止上桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，以使得上桥开关单元实现零电压开通，在上桥开关单元实现零电压开通的过程中，下桥开关单元会阻止死区时间过长产生的反向电流，这样下桥开关单元中的寄生二极管不会导通，在上桥开关单元开通时，也不会产生较大的反向恢复电流，从而解决了由于死区时间设置不准确产生的反向恢复电流导致开关器件损坏的问题，进而降低了开关器件失效的概率。

6、根据本实用新型的一个实施例，上桥开关单元包括串联连接的第一开关管和第二开关管，第一开关管和第二开关管背靠背设置。

7、根据本实用新型的一个实施例，下桥开关单元包括串联连接的第三开关管和第四开关管，第三开关管和第四开关管背靠背设置。

8、根据本实用新型的一个实施例，第一开关管的漏极适于连接电源正极，第一开关管的源极与第二开关管的源极相连，第二开关管的漏极与第三开关管的漏极相连，第三开关管的源极与第四开关管的源极相连，第四开关管的漏极适于连接电源负极。

9、根据本实用新型的一个实施例，第二开关管的漏极与第三开关管的漏极之间具有第一节点，第一节点适于连接感性器件。

10、根据本实用新型的一个实施例，第一开关管与第二开关管同步关断，第三开关管和第四开关管同步关断，第二开关管与第四开关管互补开通和关断。

11、根据本实用新型的一个实施例，第二开关管比第一开关管延时第一预设时间后关断，第四开关管比第三开关管延时第一预设时间后关断，第一开关管关断时第四开关管开通，第三开关管关断时第二开关管开通。

12、根据本实用新型的一个实施例，第一预设时间根据以下公式得到：其中，td为死区时间，cgs、cgd、cds为开关管的结电容，ts为开关周期，lm为励磁电感，δt为第一预设时间。

13、为达到上述目的，根据本实用新型第二方面实施例提出了一种变换器，包括前述任一个实施例的开关电路。

14、根据本实用新型实施例的变换器，通过采用上述的开关电路，通过上桥开关单元阻止下桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，并下桥开关单元阻止上桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，解决了由于死区时间设置不准确产生的反向恢复电流导致开关器件损坏的问题，进而降低了开关器件失效的概率。

15、为达到上述目的，根据本实用新型第三方面实施例提出了一种变电设备，包括前述的变换器。

16、根据本实用新型实施例的变电设备，通过采用上述的变换器，通过上桥开关单元阻止下桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，并下桥开关单元阻止上桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，解决了由于死区时间设置不准确产生的反向恢复电流导致开关器件损坏的问题，进而降低了开关器件失效的概率。

17、本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

技术特征：

1.一种开关电路，其特征在于，包括至少一个桥臂，所述桥臂包括上桥开关单元和下桥开关单元，所述上桥开关单元被配置为阻止所述下桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，以使得所述下桥开关单元实现零电压开通，所述下桥开关单元被配置为阻止所述上桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，以使得所述上桥开关单元实现零电压开通。

2.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述上桥开关单元包括串联连接的第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管背靠背设置。

3.根据权利要求2所述的开关电路，其特征在于，所述下桥开关单元包括串联连接的第三开关管和第四开关管，所述第三开关管和所述第四开关管背靠背设置。

4.根据权利要求3所述的开关电路，其特征在于，所述第一开关管的漏极适于连接电源正极，所述第一开关管的源极与所述第二开关管的源极相连，所述第二开关管的漏极与所述第三开关管的漏极相连，所述第三开关管的源极与所述第四开关管的源极相连，所述第四开关管的漏极适于连接电源负极。

5.根据权利要求4所述的开关电路，其特征在于，所述第二开关管的漏极与所述第三开关管的漏极之间具有第一节点，所述第一节点适于连接感性器件。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的开关电路，其特征在于，所述第一开关管与所述第二开关管同步关断，所述第三开关管和所述第四开关管同步关断，所述第二开关管与所述第四开关管互补开通和关断。

7.根据权利要求3-5中任一项所述的开关电路，其特征在于，所述第二开关管比所述第一开关管延时第一预设时间后关断，所述第四开关管比所述第三开关管延时第一预设时间后关断，所述第一开关管关断时所述第四开关管开通，所述第三开关管关断时所述第二开关管开通。

8.根据权利要求7所述的开关电路，其特征在于，所述第一预设时间根据以下公式得到：

9.一种变换器，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的开关电路。

10.一种变电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的变换器。

技术总结
本技术公开了一种开关电路、变换器以及变电设备，其中，开关电路包括至少一个桥臂，桥臂包括上桥开关单元和下桥开关单元，上桥开关单元被配置为阻止下桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，以使得下桥开关单元实现零电压开通，下桥开关单元被配置为阻止上桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，以使得上桥开关单元实现零电压开通。该开关电路通过上桥开关单元阻止下桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，并下桥开关单元阻止上桥开关单元在死区时间内产生的反向电流，解决了由于死区时间设置不准确产生的反向恢复电流导致开关器件损坏的问题，进而降低了开关器件失效的概率。

技术研发人员：颜小君
受保护的技术使用者：芜湖美智空调设备有限公司
技术研发日：20230530
技术公布日：2024/1/15