[发明专利]最小电压型有源钳位直流－直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及直流-直流变换器。

背景技术

图1所示的由一个开关管M1和一个整流二极管D2连接，并在接点有引出而具有标号为1、2、3的三个连接端的电路，是图2中的a)、b)、c)、d)、e)、f)所示的buck、boost、buckboost、Cuk、SEPIC、Zeta等6种常规的直流-直流变换器中的基本变换电路，图2各图中的Vin为变换器的输入电压端口，Vo为变换器的输出电压端口，L及L’为变换器中的电感，C为变换器中的电容。由这种基本变换电路构成的直流-直流变换器的不足之处在于，变换器为硬开关工作，在电流连续模式工作中变换器中二极管反向恢复所引起的相关损耗很高，开关管的电流应力大。近年来，为了提高直流-直流变换器的效率，不少软开关技术相继被运用。一些变换器采用零电压转换技术，在没有增加器件电压应力的情况下抑制了二极管的反向恢复电流，并实现了主开关的零电压开关工作，但是，往往变换器中的辅助开关器件没有工作在软开关状态；通常的有源钳位技术虽然可以同时实现主开关和辅助开关的软开关工作，但是主开关和辅助开关的电压应力增加不少，并且电压应力随着控制占空比以及负载的增大而增大，另外变换器中二极管关断后其两端的寄生电容和辅助电感谐振产生较严重的电压振荡，电压应力大。

发明内容

本发明的目的是提供一类能抑制变换器中二极管的反向恢复电流，保证所有功率开关器件均实现软开关工作的最小电压型有源钳位直流-直流变换器。

为达上述目的，本发明采取的措施是用主开关管、二极管、辅助开关管、钳位电容和辅助电感构成的基本变换电路去替代常规直流-直流变换器中如图1所示的由开关管和二极管构成的基本变换电路。具体技术解决方案有：

方案1，本发明的最小电压型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基本变换电路的buck变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管M1、二极管D2、辅助开关管M3、钳位电容Cc及辅助电感L1，钳位电容Cc和辅助电感L1的串联电路与辅助开关管M3相并联后的一端与主开关管M1相连，另一端与二极管D2相连，主开关管M1的另一端、二极管D2的另一端及辅助开关管M3与二极管D2的接点或钳位电容Cc与辅助电感L1的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。

方案2，本发明的最小电压型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基本变换电路的boost变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管M1、二极管D2、辅助开关管M3、钳位电容Cc及辅助电感L1，钳位电容Cc和辅助电感L1的串联电路与辅助开关管M3相并联后的一端与主开关管M1相连，另一端与二极管D2相连，主开关管M1的另一端、二极管D2的另一端及辅助开关管M3与二极管D2的接点或钳位电容Cc与辅助电感L1的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。

方案3，本发明的最小电压型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基本变换电路的buckboost变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管M1、二极管D2、辅助开关管M3、钳位电容Cc及辅助电感L1，钳位电容Cc和辅助电感L1的串联电路与辅助开关管M3相并联后的一端与主开关管M1相连，另一端与二极管D2相连，主开关管M1的另一端、二极管D2的另一端及辅助开关管M3与二极管D2的接点或钳位电容Cc与辅助电感L1的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。

方案4，本发明的最小电压型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基本变换电路的Cuk变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管M1、二极管D2、辅助开关管M3、钳位电容Cc及辅助电感L1，钳位电容Cc和辅助电感L1的串联电路与辅助开关管M3相并联后的一端与主开关管M1相连，另一端与二极管D2相连，主开关管M1的另一端、二极管D2的另一端及辅助开关管M3与二极管D2的接点或钳位电容Cc与辅助电感L1的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。

方案5，本发明的最小电压型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基本变换电路的SEPIC变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管M1、二极管D2、辅助开关管M3、钳位电容Cc及辅助电感L1，钳位电容Cc和辅助电感L1的串联电路与辅助开关管M3相并联后的一端与主开关管M1相连，另一端与二极管D2相连，主开关管M1的另一端、二极管D2的另一端及辅助开关管M3与二极管D2的接点或钳位电容Cc与辅助电感L1的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。