[发明专利]单管谐振式软开关逆变电路

说明书

技术领域

本发明提供了一种单管谐振式软开关逆变电路，涉及电能变换领域，可广泛应用于电磁感应加热、气体放电灯、高压产生等领域；谐振电感与谐振电容并联连接并处于谐振的工作状态，其振荡幅度和输出功率与开关管的导通时间成正比。 

背景技术

把直流电转换为一定频率的交流电的逆变电路是现在社会必不可少且广泛应用的电能变换电路，其中把谐振电容与电感并联后再与开关管串联的逆变电路，因结构简单，控制方便，成本低等优点而得到广泛应用，但现有的这种逆变电路工作于零电流导通准谐振状态，电路反馈的采样电压信号取自并联谐振回路，反馈控制电路复杂；还有其谐振电感与电容并联回路的电压基本为正弦半波，直流成分明显，其逆变输出的电能质量非常粗糙，仅能应用于要求不高的负载，例如电磁感应加热，而对于那些要求较高的、需要波形正负半周对称的电路根本不能应用。 

发明内容

根据以上现有技术不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种高效输出交流电的单管谐振式软开关谐振式逆变电路。 

本发明解决其技术问题所采用的方案是：本发明把隔离二极管和开关管与电感电容并联连接组成的LC谐振网络串联，反馈的采样电压信号取自开关管正极端的对地电压，通过控制电路的控制，使开关管零电压导通，LC谐振网络处于谐振状态，从而输出正负半周对称的电压。 

本发明提供了一种单管谐振式软开关逆变电路，它包括主电路和控制电路两部分，其主电路结构特征为：电路输入为直流电，谐振电感与谐振电容并联连接组成LC谐振网络，隔离二极管和开关管与谐振网络串联连接，隔离二极管和开关管的正极直流电位高于其负极的直流电位，开关管还反向并联一个逆程二极管，该二极管的正极接开关管的负极端，二极管的负极接开关管的正极端。 

本发明采用全新的控制电路的解决方案，其特征为：在开关管导通时补充谐振网络的能量损耗，以维持谐振网络的持续振荡；为了减小开关管的导通损耗，采用零电压导通软开关技术，即在谐振电容的端电压等于输入的直流电源电压，且通过谐振电感的电流方向与其端电压方向相同的时刻，开关管的端电压为零，开关管开始导通，同时隔离二极管因正偏也导通，直流电源向谐振电感充入电流，为谐振网络补充能量，维持不间断振荡；为了检测开关管需要导通的时刻，本发明没有采用现有方案，即检测谐振网络的端电压，而采用检测开关管的正极端的对地电压的方案，以简化结构，并提高电路性能。 

本发明所具有的优点为：仅采用一个开关管便能将直流电逆变为交流电，并且检测开关管的正极端对地电压作为控制电路所需的反馈电压检测信号，电路结构简单，成本低，并且开关管采用零电压导通的软开关工作方式，损耗很小，效率高，寿命长，可靠性高；整个电路的工作控制最终都集中在一个开关管的控制端上，所以调控非常方便；开关管导通时，直流电源仅对谐振电感充电，不对谐振电容充电，而通过电感的电流是按指数规律逐渐上升，不能突变，所以对开关管、电路和负载无任何冲击；由于谐振网络仅在开关管导通期间接受来自直流电源的电能，所以其振荡幅度和输出功率与开关管的导通时间成正比，并且可针对不同额定功率的负载，做到同功率控制。 

附图说明

图1所示为隔离二极管串联在输入直流电源的正极与LC谐振网络之间的电路原理图； 

图2所示为隔离二极管串联在LC谐振网络与开关管的正极端之间的实施例电路原理图；

图3所示为隔离二极管串联在开关管的负极端与地（参考电位）之间的实施例电路原理图；

图4所示为谐振电感采用变压器形式的电路原理示意图；

图5所示为LC谐振网络的AB端电压、输入的直流电压和通过谐振电感L的电流的波形图；

图6所示为负载与谐振电容串联的局部电路图；

图7所示为负载与谐振电感串联的局部电路图；

图8所示为负载与LC谐振网络并联的局部电路图；

图9所示为负载与谐振电感L之变压器副边连接的局部电路图；

其中：VD、隔离二极管  L、谐振电感（或为变压器）  C、谐振电容    VT、开关管  C极、开关管VT的正极端  E极、开关管VT的负极端  G极、开关管VT的控制极端  VD0、逆程二极管  FZ、负载  u_AB、LC谐振网络的端电压，在电路中其参考方向为从A点指向B点  i_AB、通过谐振电感L的电流，其参考方向为从A点指向B点  u_DC、电路输入的直流电压。

具体实施方式