一種單管軟開關buck變換器的制造方法
【專利摘要】一種單管軟開關BUCK變換器，屬于電子【技術領域】。本發明將耦合變壓器和諧振電容作為BUCK主開關管的軟開關輔助電路，耦合變壓器為1:1的設計，且初級與次級的電感量都是Lr，耦合變壓器的初級串接在BUCK主回路中，且同名端為電流流入方向；耦合變壓器的次級異名端通過一個快恢復二極管接輸出濾波電容的正端，耦合變壓器的次級同名端接地；諧振電容Cr并聯在續流二極管的兩端。本發明能夠達到零電流導通，零電壓關斷的目的。相比傳統的軟開關BUCK具有以下優點：省去輔助開關管，主開關管電壓應力小，操作簡單，開關損耗小，效率高等優點。特別適合于輸入電壓恒定，需要降壓操作的應用場合。
【專利說明】一種單管軟開關BUCK變換器
【技術領域】
[0001]本發明屬于電子【技術領域】，涉及DC-DC功率變換器，尤其是一種單管軟開關BUCK變換器。
技術背景
[0002]在大功率感應加熱電源中，傳統的調壓調功方式為調節可控整流晶閘管導通角來調節逆變側的母線電壓進而進行調功。在電力半導體飛快發展的今天，IGBT已經越來越多地被應用于工業領域，IGBT具有體積小，耐電壓高，易于開關等優點，但是也具有拖尾電流的缺點，這導致了它的關斷損耗比較大，因此不宜在較高的頻率下使用。
[0003]各種功率變換器，如開關電源，功率因子校正，都需要使用開關器件。開關器件工作在硬開關狀態下會產生嚴重的開關損耗，限制了工作頻率和效率的提高，同時還會產生較高的di/dt，du/dt，從而產生大的電磁干擾。為了克服硬開關的缺點，軟開關技術被廣泛應用。
[0004]傳統的軟開關電路主要是添加輔助開關管和一些電感電容等輔助元件實現軟開關，這種軟開關在控制上較難實現，增加的二極管的導通損耗也較大，因此很難在大功率上面使用。為了解決上述問題，準諧振軟開關(單管軟開關)被提出，但是傳統的準諧振軟開關對BUCK電路的開關占空比有一定要求，且同時增加了開關管的電壓應力，對設備元件的要求很苛刻，這也增加了設備的成本。因此軟開關至今尚未很好地普及。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種單管軟開關BUCK變換器，通過在BUCK電路中串入耦合變壓器，并在反并聯二極管旁邊并接諧振電容，來實現軟開關的目的，具有零電流導通，零電壓關斷的特點。
[0006]本發明技術方案如下:
[0007]—種單管軟開關BUCK變換器，如圖1所示，包括一個直流電源Uin、一個輸入濾波電容Cin、一個IGBT開關管Q、一個續流二極管D2、一個輸出濾波電容C和一個輸出電感L，還包括一個耦合變壓器I；、一個快恢復二極管D1和一個諧振電容(；；直流電源Uin的負極接地，直流電源Uin的正極接耦合變壓器I；的初級同名端pp，耦合變壓器I；的初級異名端pm接IGBT開關管Q的集電極，IGBT開關管Q的發射極通過輸出電感L接輸出濾波電容C的正極，濾波電容C的負極接地；輸入濾波電容Cin的正極接直流電源Uin的正極，其負極接地；耦合變壓器Tr的次級同名端SP接地，耦合變壓器Tr的次級異名端Sm接快恢復二極管D1的正極，快恢復二極管D1的負極接輸出濾波電容C的正極；續流二極管D2的正極接IGBT開關管Q的發射極，其負極接地；諧振電容(；并聯于續流二極管D2的兩端；負載R連接在輸出濾波電容C的兩端。所述耦合變壓器I；是變比為1:1的變壓器，且初級電感和次級電感相等。
[0008]工作流程分析:當IGBT開關管Q導通時，由于耦合變壓器的I；的次級同名端sp感應出正電壓，而由于快恢復二極管D1的存在，使得耦合變壓器的I；的次級側沒有電流流過，因此耦合變壓器的I；的初級相當于一個電感(設電感量為U，此時IGBT開關管Q的電
流線性上升，上升的斜率即為:
【權利要求】
1.一種單管軟開關BUCK變換器，包括一個直流電源Uin、一個輸入濾波電容Cin、一個IGBT開關管Q、一個續流二極管D2、一個輸出濾波電容C和一個輸出電感L，還包括一個耦合變壓器I；、一個快恢復二極管D1和一個諧振電容(；；直流電源Uin的負極接地，直流電源Uin的正極接耦合變壓器I；的初級同名端PP，耦合變壓器I；的初級異名端Pm接IGBT開關管Q的集電極，IGBT開關管Q的發射極通過輸出電感L接輸出濾波電容C的正極，濾波電容C的負極接地；輸入濾波電容Cin的正極接直流電源Uin的正極，其負極接地；耦合變壓器Tr的次級同名端sp接地，耦合變壓器I；的次級異名端sm接快恢復二極管D1的正極，快恢復二極管D1的負極接輸出濾波電容C的正極；續流二極管D2的正極接IGBT開關管Q的發射極，其負極接地；諧振電容(；并聯于續流二極管D2的兩端；負載R連接在輸出濾波電容C的兩端；所述耦合變壓器I；是變比為1:1的變壓器，且初級電感和次級電感相等。
2.根據權利要求1所述的單管軟開關BUCK變換器，其特征在于，耦合變壓器I；的初、次級電感量L和諧振電容(；的關系由BUCK電路的最小導通時間DminT和最大導通時間DmaxT決定，并滿足
【文檔編號】H02M3/335GK103647452SQ201310652645
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月5日 優先權日:2013年12月5日
【發明者】畢闖, 胡金剛, 向勇, 盧華 申請人:電子科技大學, 東莞電子科技大學電子信息工程研究院