[发明专利]一种零电流零电压软开关Buck变换器

说明书

本发明提供了一种零电流零电压软开关Buck变换器，将两个缓冲电容C_r1和C_r2，一个小电感L_r和一个辅助续流二极管D₂引入传统buck变换器中。两个缓冲电容分别并联到主开关管S₁和主续流二极管D₁。小电感L_r耦合到主电感，二极管D₂接到耦合电感的中间。本发明可以实现主开关管S₁的零电流软开关开启和零电压软开关关断。同时可以实现主续流二极管D₁的零电流关断和辅助续流二极管D₂的零电流开关。由于二极管D₁和D₂的零电流关断，二极管的反向恢复问题得到了解决。本发明可以实现buck变换器在全负载范围内的较高效率，适合与各负载范围的DC‑DC降压应用。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及DC-DC直流变换器以及软开关导通技术，具体地，涉及一种零电流零电压软开关Buck变换器。

背景技术

作为一种基本的降压DC-DC拓扑，buck变换器广泛应用于汽车、电力、可再生能源、消费电子等工业和日常生活中。随着对许多应用场合对直流变换器轻便型的强烈需求，为了减小buck变换器的电感体积，控制频率越来越高，由此产生的无法忽视的开关损耗问题。

传统的软开关技术主要有两种：一种通过添加辅助开关来实现主开关管的软开关运行，但辅助开关同样有开关损耗的问题，而且辅助开关的导通内阻同样会带来额外的损耗；另一种是通过添加无源辅助网络的方式来实现主开关管的软开关运行，但现有的辅助网络较为复杂，且过多的辅助二极管会带来二极管损耗。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种零电流零电压软开关Buck变换器。本发明通过耦合电感和辅助二极管，实现主开关管的零电流零电压软开关运行，同时解决了主二极管和辅助二极管的反向回复问题。由于辅助二极管和主二极管并行续流，因此，本发明不存在额外的二极管损耗。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种零电流零电压软开关Buck变换器，如图1所示。包括主开关管S₁、二极管D₁、续流电感L和输出电容C；还包括缓冲电容C_r1和C_r2、电感L_r和二极管D₂。其中：缓冲电容C_r1和C_r2分别并联到主开关管S₁和二极管D₁；电感L_r的电感值远小于续流电感L的电感值，且与续流电感L同向耦合，组成耦合电感；电感L_r和续流电感L所组成的耦合电感的一端连接到主开关管S₁和二极管D₁之间，耦合电感的另一端输出电容C连接到一起；二极管D₂的阴极连接到电感L_r和续流电感L之间，二极管D₂的阳极连接到地。

优选地，所述耦合电感同向耦合，耦合电感的电感值M大于电感L_r的电感值。

优选地，包括如下任意一种或任意多种运行模式：