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

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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。
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* 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

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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