CN101494423B - 一种主动软开关半桥方法 - Google Patents

一种主动软开关半桥方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101494423B
CN101494423B CN2009101138728A CN200910113872A CN101494423B CN 101494423 B CN101494423 B CN 101494423B CN 2009101138728 A CN2009101138728 A CN 2009101138728A CN 200910113872 A CN200910113872 A CN 200910113872A CN 101494423 B CN101494423 B CN 101494423B
Authority
CN
China
Prior art keywords
diode
inductance
capacitor
switch
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2009101138728A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101494423A (zh
Inventor
申莉萌
王希天
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
The U.S. integrated Science and Technology Ltd. of the lucky star of Shenzhen
Original Assignee
NANNING CHANGMENG ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NANNING CHANGMENG ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD filed Critical NANNING CHANGMENG ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Priority to CN2009101138728A priority Critical patent/CN101494423B/zh
Publication of CN101494423A publication Critical patent/CN101494423A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101494423B publication Critical patent/CN101494423B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

一种主动软开关半桥方法，用推挽式的BUCK拓扑，分别用两电感Lo1和Lo2，串联在半桥拓扑的主电路之中，用辅助开关VS11、VS12分别执行CUK主动实现零电压断开ZVS软开关；主开关VS1和VS2分别各串磁集成小电感Lo1和Lo2形成零电流导通ZCS软开关，输出交流电经负载RO，再串限流电感Lr，到半桥电容C1和C2的中点P，构成推挽BUCK半桥拓扑。采用本发明可以根除传统半桥电路可能发生直通的危害，有效提升可靠性和电效率，降低EMC干扰电平，可广泛应用于LED灯、HID灯、单相或两相或者三相无闪烁荧光灯；单相或两相、三相电力电子变压器、无刷直流电机或两相、三相电机的变频器等各种负载。

Description

一种主动软开关半桥方法
技术领域
本发明涉及开关电源的半桥拓扑，特别是一种主动软开关半桥方法。
背景技术
传统半桥拓扑，大量应用在电力电子开关电源产品，例如，应用于电子荧光灯镇流器、节能灯和电子变压器等产品之中。
传统半桥上下开关管切换时，由于电力电子开关元件本身有响应时间延迟，以及产品内部存在各种谐波和寄生参数杂散电磁场影响，存在发生半桥直通危害，往往在一瞬间烧坏了半桥电力开关管。
当半桥每一个电力电子开关元件从(OFF)转换到导通(ON)的瞬间，导通电流的前峰ΔiON与开关电压的拖尾ΔuoN同时存在，形成接通开关损耗ΔPoN；为了降低ΔPoN最常用办法是设法使ΔiON为零，例如，主开关串联电感就能实现“零电流导通”条件。
当半桥每一个电力电子开关元件，从导通(ON)转换到断开(OFF)的瞬间Δt切断电流的拖尾ΔiOff，与开关电压的前峰ΔuOff同时存在，形成的切断开关损耗ΔPOff，为了降低ΔPoff最常用办法是使Δuoff为零；例如，主开关并联电容就能实现“零电压断开”。并联电容所吸收(或贮存)的电荷，须在电力电子开关下次断开之前，预先泄放(或回馈到负载)，为下次实现“零电压断开”做好准备。传统半桥就是用优化电路的电感Lr和电容Cr形成LLC软谐振，实现某狭窄范围有条件的软开关(ZVZCS)。然而由于形成LLC谐振软开关的边界条件有效范围不够宽广，当电源波动、负载变化、温度变化等扰动时，很容易受到影响，一旦软开关失效，半桥电力电子开关进入硬开关恶性循环而损坏。为此，思考发明一种在各种因素波动时，均能够主动实现半桥软开关拓扑，广泛应用于各种电力电子产品中，提高电力电子产品可靠性和一致性，有积极意义。
发明内容
本发明目的在于提供一种主动软开关半桥方法，它可以实现半桥拓扑适应各种因素波动时均能保持主动软开关ZVS，不仅仅依赖优化参数LLC谐振开关才能被动软开关。
本发明采用的技术方案为：一种主动软开关半桥方法，用推挽式的BUCK拓扑，分别用两电感Lo1和Lo2，串联在半桥拓扑的主电路之中，用辅助开关VS11、VS12分别执行CUK主动实现零电压断开ZVS软开关；主开关VS1和VS2分别各串磁集成小电感Lo1和Lo2形成零电流导通(ZCS)软开关，输出交流电经负载RO，再串限流电感Lr，到半桥电容C1和C2的中点P，构成推挽BUCK半桥拓扑，在直流母线进线端子分别串入电感LD及其续流电路CD-D1-D0-D2。
所述负载RO的一端接PCB内部低电位公共O点。
本发明采用的另一种技术方案是：引用CUK拓扑的特征，用电容C串二极管D，然后用来与电力电子开关并联，电容C吸收电力电子开关断路时零电压软开关ZVS的能量，并在电力电子开关导通时回馈给负载。
本发明的突出效果在于：
由于采用辅助开关主动回收CUK的CZV电容贮能回馈给负载，本发明主动软开关ZCZVS拓扑，比传统靠优化参数才可以实现LLC有条件的被动式软开关的可靠性大为提升，电功效率也提升，而EMC干扰电平下降。
附图说明
图1是本发明所述主动软开关半桥方法拓扑示意图。
图2是本发明所述主动软开关半桥方法应用于LED灯电源适配器产品的示意图。
图3是本发明所述主动软开关半桥方法应用于电子荧光灯的示意图。
图4是本发明所述主动软开关半桥方法应用于HID灯的示意图。
图5是本发明所述主动软开关半桥方法应用于三相或多相负载的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明：
如图1所示，主开关VS1和VS2与磁集成Lr、Lo1 Lo2对负载RO而言，是两个BUCK构成半桥推挽拓扑，C1和C2构成电容半桥，交流负荷RO，串联交流限流电感Lr，接在电容半桥中点P，与主开关半桥输出端O点之间。在主开关未推挽工作之前，CZV1和CZV2分别贮存一半UH电压，辅助开关VS11(与主开关VS1同步)与辅助开关VS21(与主开关VS2同步)，分别把CZV1、CZV2电容贮能经主开关及Lo1 Lo2回收能量，与主开关同相位电流汇合，回馈给交流负载RO，于是把主开关零电压断开时CZV1、CZV2电容贮能无损回收，既实现主开关ZVZCS软开关有效提升可靠性，又把主开关CUK主动软开关ZVS时电容贮能，回馈给交流负载，有效提升电功效率。另外，由于CZV1、CZV2的电容量很小，在主开关VS1和VS2导通(ON)时段，未断开(OFF)之前，电容就已经放电完毕，所以，两只主开关，两只辅助开关，共四只电力电子开关，均全部是主动式ZVZCS软开关，这是本发明的精粹。图1的拓扑体现低EMC的特征：其一是交流负载RO一端可以接地，对于HID灯一类电弧负载可以大幅度降低EMC电平。其二是由于电源母线中串入LD、CD、D1、D0和D2，可以回收PCB杂散电磁场能量，回馈到直流电源母线，于是有效阻尼杂波电平。其三是LD作用，提升本拓扑抗浪涌能力。由于LD、Lo1、Lo2与主开关串联，降解传统半桥LLC有可能直通造成危害的不可靠性。
图2是本发明所述主动软开关半桥方法应用于LED灯电源适配器产品的示意图。与传统半桥LLC拓扑相比较，电路的可靠性大为提升，效率也较高，EMC电平较低。图2可以是他激(由推挽信号(Q和Q)驱动)也可以由Lr正反馈自激驱动。辅助开关由Rb锁相自适应同步驱动，也可以他激锁相驱动。
图3是所述主动软开关半桥方法应用于电子荧光灯的示意图。是高可靠性、高功率因数、高光效、低谐波、全面达标的低成本方案之一。
图4是所述主动软开关半桥方法应用于HID灯的示意图，是高可靠性、高功率因数、高光效低谐波、全面达标的低成本方案之一。
图5是所述主动软开关半桥方法应用于三相(或多相)负载的示意图，所有主开关和辅助开关全部是主动型ZVZCS软开关。这也是本发明的特色之一。可用于电机变频调速、电力电子变压器、不隔离型或隔离型大功率LED灯，和多相不闪烁荧光灯等等电力电子产品。
本发明可以用于荧光灯、HID灯、LED灯、电力电子变压器、电机变频器主拓扑等，具有宽阔产业化应用前景。

Claims (1)

1.一种主动软开关半桥方法，其特征是，用推挽式的BUCK拓扑，在半桥拓扑主电路正极输入端UH+和负极输入端UH-之间串联有由二极管D1、二极管D0和二极管D2的串联回路，其中二极管D2的正极端与负极输入端UH-连接，二极管D1的负极端与正极输入端UH+连接；二极管D1的负极与电感LD1连接，在二极管D1的正极端和电感LD1之间并联电容CD1，二极管D2的正极与电感LD2连接，在二极管D2的负极端和电感LD2之间并联电容CD2；电感LD1和电感LD2之间并联有三条支路，第一条支路由电容C1和电容C2组成的串联支路，其中在电容C1两端并联二极管DV1，在电容C2两端并联二极管DV2，二极管DV1的正极和二极管DV2的负极与电容C1和电容C2串联支路的中点P相连接；第二条支路由电容CZV1依次连接二级管DK11的负极端、第一辅助开关VS11、第二辅助开关VS12、二极管DK12的负极端、电容CZV2组成，第三条支路由第一主开关VS1、电感Lo1、电感Lo2、第二主开关VS2依次连接而成；其中二极管DK11的负极与二极管DZV1的正极连接之后连接到主开关VS1和电感Lo1连接的中点，并与二极管DK1的负极连接，二极管DK1的正极连接到电路的负极输入端UH-，二极管DK12的正极与二极管DZV2的负极连接之后，二极管DZV2的正极连接到主开关VS2和电感Lo2连接的中点，并连接到二极管DK2的正极端，二极管DK2的负极端连接到电路的正极输入端UH+；在电容C1和电容C2串联支路的中点P连接到电感Lr，与辅助开关VS11和辅助开关VS12的连接中点短接后连接到电阻RO，电阻RO与电感Lo1和电感Lo2的连接中点短接后连接到PCB低电位公共点0，
所述主开关VS1和VS2分别串联电感Lo1和Lo2形成零电流导通ZCS软开关，在电感Lo1和Lo2的连接中点连接负载RO，再串限流电感Lr，连接到半桥电容C1和C2的中点P，构成推挽BUCK半桥拓扑，辅助开关VS11和VS12均为零电压零电流软开关，分别工作于CUK馈能给负载RO，把电容CZV1和CZV2的储能释放完毕，实现主开关零电压断开持续有效。
CN2009101138728A 2009-02-18 2009-02-18 一种主动软开关半桥方法 Expired - Fee Related CN101494423B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101138728A CN101494423B (zh) 2009-02-18 2009-02-18 一种主动软开关半桥方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101138728A CN101494423B (zh) 2009-02-18 2009-02-18 一种主动软开关半桥方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101494423A CN101494423A (zh) 2009-07-29
CN101494423B true CN101494423B (zh) 2012-08-08

Family

ID=40924869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009101138728A Expired - Fee Related CN101494423B (zh) 2009-02-18 2009-02-18 一种主动软开关半桥方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101494423B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102548087A (zh) * 2010-12-15 2012-07-04 成都蜀昌科技有限公司 一种高效半桥式led照明驱动电源
CN103152934A (zh) * 2013-02-23 2013-06-12 杭州乐图光电科技有限公司 一种可调光可调色温的led驱动电路
CN105050261A (zh) * 2015-07-13 2015-11-11 南宁常萌电子科技有限公司 纯固态新hid灯电子镇流器的数控方法及电路
CN108809138A (zh) * 2018-06-29 2018-11-13 西安特锐德智能充电科技有限公司 一种兼容三相和单相交流电源的双向acdc电路及其控制方法
CN113612370B (zh) * 2021-08-20 2023-03-31 苏州浪潮智能科技有限公司 一种降压型电源切换损失的电路、方法及装置
CN114845436B (zh) * 2022-07-04 2022-10-28 深圳贝特莱电子科技股份有限公司 一种复用于触摸mcu通用io口的led驱动电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6836414B1 (en) * 2002-10-17 2004-12-28 University Of Central Florida PWM half-bridge converter with dual-equally adjustable control signal dead-time
CN101145728A (zh) * 2006-09-15 2008-03-19 力博特公司 一种具有电压箝位功能的arcp软开关电路
CN101247084A (zh) * 2008-03-14 2008-08-20 浙江大学 一种有源箝位高增益交错并联升压型变换器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6836414B1 (en) * 2002-10-17 2004-12-28 University Of Central Florida PWM half-bridge converter with dual-equally adjustable control signal dead-time
CN101145728A (zh) * 2006-09-15 2008-03-19 力博特公司 一种具有电压箝位功能的arcp软开关电路
CN101247084A (zh) * 2008-03-14 2008-08-20 浙江大学 一种有源箝位高增益交错并联升压型变换器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开平8-149854A 1996.06.07

Also Published As

Publication number Publication date
CN101494423A (zh) 2009-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101252802B (zh) 用于低输入电压的电荷泵电子镇流器
CN102255542B (zh) 带抽头电感的单级升压逆变器
CN101494423B (zh) 一种主动软开关半桥方法
CN110112903B (zh) 一种功率因数校正电路、方法、充电器及电动汽车
CN102762019B (zh) 一种hid电子镇流电路、电子镇流器及高压气体放电灯
CN102238791B (zh) 节能灯电子整流电路
CN112003467B (zh) 一种三开关管无桥型Cuk功率因数校正变换器
CN112421797B (zh) 一种无线充电系统功率扩容拓扑结构
CN104619076A (zh) 一种无电解电容交错并联反激led驱动电源
CN101488722A (zh) 一种开关电源装置
CN202103928U (zh) 一种hid电子镇流电路、电子镇流器及高压气体放电灯
CN104426377B (zh) 一种适用于直流电机驱动的宽输入电压反激式开关电源
CN202206616U (zh) 用于led照明的恒流驱动电源
CN203590040U (zh) 一种电源电路及led路灯
CN105515398A (zh) 一种应用于程控直流电源的高效率功率电路
CN104734531B (zh) 变频器
CN113163549A (zh) 一种led驱动电源启动方法及其电路
CN102820786A (zh) 一种单端谐振电源装置
CN202210885U (zh) 用于led照明的调光驱动电源
CN200950690Y (zh) 全保护高效电子节能路灯
CN213152436U (zh) 一种基于高频电子开关控制的光源电路及电子灭蚊灯
CN211183825U (zh) 一种对称充电泵高功率因数ac/dc变换器
CN115313881B (zh) 一种变流器故障保护装置
CN103840654B (zh) 变压器原边带辅助环节的三相单级全桥功率因数校正器
CN101534595B (zh) 一种无极灯高频发生器及其延迟启动电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHENZHEN MEIJIXING INTEGRATION TECHNOLOGY CO., LTD

Free format text: FORMER OWNER: NANNING CHANGMENG ELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD.

Effective date: 20150122

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 530004 NANNING, GUANGXI ZHUANG AUTONOMOUS REGION TO: 518102 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20150122

Address after: 518102 Guangdong city of Shenzhen province Baoan District Xixiang ruilu court after Ruihua 2 building 239-242 room

Patentee after: The U.S. integrated Science and Technology Ltd. of the lucky star of Shenzhen

Address before: 530004 the Guangxi Zhuang Autonomous Region XiXiangTang Nanning University Road No. 100

Patentee before: Nanning Changmeng Electronic Technology Co.,Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120808

Termination date: 20180218

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee