升壓降壓復合型zvt零電壓轉換驅動控制電路的制作方法
【技術領域】
[0001]軟開關技術的新進展隨著電力電子技術的發展，目前對電力電子裝置的要求愈加趨向于小型化、高效率。零電壓轉換電路是軟開關所有拓撲中比較先進的，比常規BUCK、BOOST效率高。
【背景技術】
[0002]與硬開關、準諧振、零開關等拓撲不同，零轉換電路中諧振電路與主開關并聯，這樣可以使諧振電路受負載和輸入電壓的影響變小，使電路在輸入電壓寬范圍內且負載到滿載均能工作于軟開關狀態。但對于這類ZVT零電壓轉換電路控制芯片較少，控制方法比硬開關BUCK、BOOST非隔離要復雜。本電路對此情況下產生。
【發明內容】
[0003]本電路由基本拓撲、驅動模塊電路、數字控制器模塊電路、輔助部分(各種檢測反饋信號、輔助驅動電壓)構成。附圖中圖3的復合式buck/boost升降壓拓撲為本實用新型的基本拓撲，圖4中為本實用新型的驅動模塊電路、數字控制器模塊電路和反饋信號的電壓檢測電路。
[0004]本實用新型基本拓撲電路中某些電力電子開關器件處標有“開關管可省”指在某些低電壓輸出時為了高轉換效率需要將拓撲轉換成同步整流形式，但在某些高電壓輸出時，可以省去這些標有“開關管可省”的電子電力開關器件。
[0005]本實用新型基本拓撲電路中并接了一個二極管和一個電容的電子電力開關器件，即為拓撲中的主開關器件，在主開器件上并接了由一個輔助開關器件與一個電感串聯起來的諧振電路，這樣可以使諧振電路受負載和輸入電壓的影響變小，使電路在輸入電壓寬范圍內且負載到滿載均能工作于軟開關狀態。所以拓撲中的每個主開關器件都有一個輔助開關器件一起工作，本實用新型的復合式buck/boost升降壓拓撲有二個主開器件和二個輔助開關器件，電路中的另外二個電子電力開關器件為在同步整流時工作，可以省掉，所以本實用新型的復合式buck/boost升降壓拓撲在最復雜時共有6個電子電力開關器件分時工作，圖4是本實用新型的驅動、控制電路。
【附圖說明】
[0006]圖1為BUCK降壓的ZVT-PWM零電壓轉換電路，是本實用新型基本拓撲的前半組成部分。
[0007]圖2為BOOST升壓的ZVT-PWM零電壓轉換電路，是本實用新型基本拓撲的后半組成部分。
[0008]圖3為復合式buck/boost升降壓的ZVT-PWM零電壓轉換電路，是本實用新型的基本拓撲。
[0009]圖4為驅動模塊電路、數字控制芯片電路、輔助電路部分。
【具體實施方式】
[0010]輸入直流電源正極VIN連接到一個濾波電容后連接到一個主開關器件D極，主開關器件D、S極上并接了一個電容和一個反相二極管，主開器件D、S極也并接了由輔助開關器件與諧振電感串聯組成的諧振電路，諧振電路中輔助開關器件與諧振電感串聯節點處連接到一個二極管陰極，二極管陽極連接到輸入直流電源負極GND，主開關器件S極再與一個二極管的陰極和一個開關管的D極相連接，二極管的陽極和開關管S極與電源的GND相連接，主開關器件的S極連接到功率電感一端，功率電感的另一端連接到另一個主開關器件的D極、一個二極管的陰極和一個電容一端，主開關器件的S極、二極管的陽極和電容的另一端連接到電源的GND，主開關器件的D、S極同樣也并接了由輔助開關器件與諧振電感串聯組成的諧振電路，諧振電路中輔助開關器件與諧振電感串聯節點處連接到一個二極管陽極，二極管的陰極連接到電源的正極輸出V0UT，主開關管的D極連接到一個二極管的陽極和一個開關管的D極，二極管的陰極和開關管的S極連接到電源的正極輸出V0UT，在電源的正極輸出V0UT與GND間并接了一個濾波電容。功率電感為基本拓撲的前、后半組成部分的分界處(詳見圖1、圖2)，由前、后二半部分組合成本實用新型的復合式buck/boost升降壓拓撲(圖3)。
[0011]本實用新型的基本拓撲(圖3)中的二個主開關器件都并接了一個反相的二極、一個電容和一個由輔助開關器件與諧振電感串聯組成的諧振電路，當電路中的二個主開關器件還沒有導通前，導通與串聯電感串聯的輔助開關器件，將二個主開關器件上的電壓降為零，降為零后二個主開關器件再導通，就是零電壓開啟，當二個主開關器件導通后，輔助開關器件再關閉，諧振電路的能量也在此階段向電源釋放，比常規硬開關拓撲效率高就能體現出來。同時又因為諧振電路并接在二個主開關器件上，使諧振電路受負載和輸入電壓的影響變小，電路在輸入電壓寬范圍內且負載到滿載均能工作于軟開關狀態，這比常規的準諧振、全諧振、移相零開關的軟開關拓撲要優秀。
[0012]本實用新型的基本拓撲(圖3)在最復雜時共有6個開關器件工作在開關狀態，需要6路PWM信號，由STM8或STM32單片機組成的數字控制器模塊產生(見圖4)，產生的PWM經過驅動模塊的功率提升后就可以推動本實用新型基本拓撲中的6個開關器件。在某些情況下，不同電子電力器件要求驅動模塊需要有互為隔離的三組直流電壓VCC-UVCC-2、VCC-3。
[0013]本實用新型的基本拓撲(圖3)的輸出直流電壓V0UT與GND接二個相互串聯電阻，由STM8或STM32單片機組成的數字控制器模塊(見圖4)來檢測下端電阻上的電壓值，STM8或STM32單片機中運行的軟件程序根據在電阻上采集到的電壓信號進行實時調整6路PWM。
[0014]本實用新型的基本拓撲(圖3)的前、后半組成部分中的一個主開關器件和一個標有“開關管可省”的開關器件工作在互補狀態，在任何時候，主開關器件與標有“開關管可省”的開關器件只能是一個導通，另一個是關閉，不能同時導通。
[0015]本實用新型的基本拓撲(圖3)中有三種工作模式:升壓模式、降壓模式和臨界模式。在降壓模式時，前半組成部分按buck拓撲方式正常工作(詳見圖1)，后半組成部分中的主開關器件、與諧振電感串聯的輔助開關器件都處于關閉，標有“開關管可省”的開關器件可導通可關閉。在升壓模式時，后半組成部分按boost拓撲方式正常工作(詳見圖2)，前半組成部分中的主開關器件一直處在導通狀態，與諧振電感串聯的輔助開關器件可導通可關閉也可開關狀態，標有“開關管可省”的開關器件一直處于關閉狀態。在臨界模式時，前半組成部分按buck拓撲方式工作(詳見圖1)，后半組成部分按boost拓撲方式工作(詳見圖2)，無論是降壓向升壓轉換還是升壓向降壓轉換時，前半組成部分中的主開關器件比后半組成部分中的主開關器件的導通時間要長。
[0016]本實用新型的基本拓撲(圖3)中的所有可工作在開關狀態器件均指可由PWM信號來控制導通關閉的所有電子電力開關器件，為了能說明電路的連接情況，附圖標出是M0S管，其三個管腳為G、D、S。
【主權項】
1.一種升壓降壓復合型ZVT零電壓轉換驅動控制電路，其特征在于:輸入直流電源正極VIN連接到一個濾波電容后連接到一個主開關器件D極，主開關器件D、S極上并接了一個電容和一個反相二極管，主開器件D、S極也并接了由輔助開關器件與諧振電感串聯組成的諧振電路，輔助開關器件與諧振電感串聯節點處連接到一個二極管陰極，二極管陽極連接到輸入直流電源負極GND，主開關器件S極再與一個二極管的陰極和一個開關管的D極相連接，二極管的陽極和開關管S極與電源的GND相連接，主開關器件的S極連接到功率電感一端，功率電感的另一端連接到另一個主開關器件的D極、一個二極管的陰極和一個電容一端，主開關器件的S極、二極管的陽極和電容的另一端連接到電源的GND，主開關器件的D、S極同樣也并接了由輔助開關器件與諧振電感串聯組成的諧振電路，輔助開關器件與諧振電感串聯節點處連接到一個二極管陽極，二極管的陰極連接到電源的正極輸出VOUT，主開關管的D極連接到一個二極管的陽極和一個開關管的D極，二極管的陰極和開關管的S極連接到電源的正極輸出VOUT，在電源的正極輸出VOUT與GND間并接了一個濾波電容和一個由二個電阻串聯成的電阻串聯分壓電路，由STM8或STM32單片機組成的數字控制器模塊產生PWM經過驅動模塊后分別控制升降壓拓撲電路中6個電子電力開關器件，所述數字控制器模塊根據采集電阻串聯分壓電路中的下端電阻上的電壓來控制調整送往升降壓拓撲中的6路PWM。2.根據權利要求1所述的升壓降壓復合型ZVT零電壓轉換驅動控制電路，其特征在于:諧振電路中的輔助開關器件比主開關器件先導通，待主開關器件導通后輔助開關器件再關閉。
【專利摘要】一種升壓降壓復合型ZVT零電壓轉換驅動控制電路。零電壓轉換電路是軟開關所有拓撲中比較先進的，與硬開關、準諧振、零開關等拓撲不同，零轉換電路中諧振電路與主開關并聯，這樣可以使諧振電路受負載和輸入電壓的影響變小，使電路在輸入電壓寬范圍內且負載到滿載均能工作于軟開關狀態。本電路由基本拓撲、驅動模塊電路、數字控制器模塊電路、輔助部分(各種檢測反饋信號、輔助驅動電壓)構成。由STM8或STM32單片機組成的數字控制器模塊根據采集電阻串聯分壓電路中的下端電阻上的電壓來控制調整送往升降壓拓撲中的6路PWM。本實用新型有三種工作模式：升壓模式、降壓模式和臨界模式。
【IPC分類】H02M3/157, H02M1/08
【公開號】CN205039692
【申請號】CN201520641638
【發明人】張恒雄
【申請人】張恒雄
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年8月25日