[实用新型]一种DC‑DC变换软开关电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及DC-DC变换技术的软开关电路。

背景技术

目前DC-DC变换电路得到了广泛的应用。这里简单介绍现有DC-DC变换电路的工作原理。如图1所示为现有两路交错Boost DC-DC变换电路的结构示意图。两路交错的DC-DC变换电路，2个桥臂交错180°工作，开关元件可选MOSFET或 IGBT。参考图2，以L1连接的桥臂为例，当开关元件Q2闭合时，电流回路流经L1、Q2，此时电感L1进行储能，流经电感L1的电流线性上升。在开关元件Q2的关断时间内，电流回路经过L1、Q1、电容C，此时电感L1释放能量，流经电感L1的电流会线性下降。直到流经Q1电流下降为零或接近零，然后需要开通开关元件Q2。现在开通开关元件Q2一般有两种方法。

方法一：固定死区时间的方法。计算极间电容与电感L1的谐振时间，按固定的输入电压，输出电压，电感初始电流值设置死区时间开通Q2。如图3所示,t1时刻Q1 电流降为零，在固定的时间间隔后，于t2时刻开通Q2。但是此方法有一定的不足，由于器件的离散性和温度，极间电压等影响，开关元件两端的电容很难精确估计，造成其与电感的谐振周期在实际应用中很难精确计算。如果谐振周期过长或过短，当 Q2闭合时，其两端电压有可能很高，造成较大的损耗，丧失了该拓扑的优越性。其次，Q2两端电压达到谐振的最低值的时间与输入电压和母线电压及电感反向电流都有关系，输入电压低，母线电压高，电感反向电流小都会造成Q2两端电压达到谐振最低点的时间变长，若工作条件发生变化，Q2闭合时，其两端电压也有可能很高，造成较大的损耗。

方法二：桥臂中点电压检测的方法。检测桥臂中点电压，当电压低于阈值电压时，开通开关元件Q2。如图4中所示，t1时刻Q2电流降为零，开关元件两端电压不断下降，t2(t2’)时刻达到所设定的阈值电压U1时，开通开关元件Q2。此种方法也有一定的缺陷，因为Q2两端电压谐振的最低值与输入电压和母线电压及电感反向电流都有关系，输入电压高，母线电压低，电感反向电流小都会造成Q2两端电压谐振的最低点升高。所以为了使Q2在工作范围内实现损耗的优化，阈值电压不能设置很低。如图4中所示，根据虚线情况下设定阈值电压U1，这种电压条件下可以实现最低电压时闭合Q2。但是在其他电压条件下，此前设定的阈值电压U1并不是电容谐振时两端的最低电压，如图中实线所示，当电压下降到阈值电压U1时就开通了Q2，但此时电容两端电压未降到最低值，此时开通Q2造成的开关损耗较大。由此可以看出，此方法在大多数情况下并没有使开关损耗最小化，部分情况下仍有较大的开关损耗。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提出了DC-DC变换软开关电路，当流经开关元件的电流为零时闭合开关元件，实现开关元件在零电压或最低电压时开通，最大化降低开关损耗。

本实用新型提出了一种DC-DC变换软开关电路，其包含电源部，功率部和控制部。其中电源部与功率部连接在一起，电源部为功率部提供电能。功率部包含一路或者多路交错的DC-DC变换电路，其中每一路电路中含有一个电感，一对开关元件，至少一个与一对开关元件两端并联的电容。电感的一端与电源部相连，另一端连接一对开关元件，功率部中上桥臂开关元件的另一端接电容的一端，功率部中下桥臂开关元件的另一端连接到电容的另一端。控制部包括电流采样元件和电流比较控制器，电流采样元件采样所述功率部中的上下桥臂电流；当检测到流经上桥臂的电流为负电流并达到阈值时，所述电流比较控制器关断所述上桥臂开关元件；在关断上桥臂开关元件后，电流采样元件采样所述功率部中的每个开关元件的电流，当流经上桥臂或下桥臂的电流达到零或接近零时，电流比较控制器闭合下桥臂开关元件。

本实用新型采用电流检测的方法来控制开关元件的开通，能够实现开关元件的软开关，而且即便开关元件两端电容谐振时最低电压大于零，其两端存在电压，也能保证在最低电压时开通开关元件，最大化减小开关损耗。

附图说明

图1为现有的两路交错的DC-DC变换电路的结构图。

图2为现有的两路交错的DC-DC变换电路中电感L1的电流波形以及Q1、Q2的驱动电压波形图。

图3为现有的两路交错的DC-DC变换电路中采用固定死区时间方法的极间电容谐振时其两端电压的波形图。

图4为现有的两路交错的DC-DC变换电路中桥臂中点电压检测方法的极间电容谐振时其两端电压的波形图。

图5为根据本实用新型实施例的两路交错DC-DC变换电路的结构图。