CN109889039A - 一种简易的降压斩波准软开关方法 - Google Patents

一种简易的降压斩波准软开关方法 Download PDF

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王德斌
王康
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Abstract

本发明公开了一种简易可行的降压斩波的准软开关方法及实现装置，该准软开关方法采用在主开关旁并联一个与RC网络串联的辅助开关，在主开关管开和关的适当时机对辅助开关进行开和关，确保主开关管在开和关的瞬间，维持其两端电压近似等于零，从而获得了主开关管零电压开关的准软开关效果。该方法能有效地降低主开关管本身的开关发热量，从而可以提升开关频率，减少相关电感量的体积和重量，并达到延长设备使用寿命、降低成本的目的。

Description

一种简易的降压斩波准软开关方法
技术领域
本发明专利属于电力电子领域，该方法主要适用于包括IGBT或MOS管在内的各种功率器件在开关电源、电焊机或电机控制中的应用。
背景技术
目前在各种降压斩波电路中，小功率电路普遍使用硬开关，大功率电路则使用控制非常复杂、器件较多的全软开关斩波电路。为了提高开关频率，减小电源体积，降低成本，在功率斩波输出中，如何找到一种简单易行的方式，降低功率器件发热，延长其工作寿命，一直是一个技术难题。
发明内容
我们在工作中，经过反复尝试，发明了一种简易可行的降压斩波的准软开关方法。本发明通过在主开关旁并联一个与RC网络串联的辅助开关，在主开关管开和关的适当时机对辅助开关进行开和关，确保主开关管在开和关的瞬间，维持其两端电压近似等于零，从而获得主开关管的准软开关效果。
本发明提出的一种降压斩波软开关方法，在主开关旁并联一个RC网络。
优选的，所述的RC网络分别由一个功率电阻和一个高压高频电容组成。
优选的，所述RC网络与一个辅助开关管串联。
优选的，所述辅助开关管工作频率与主开关管工作频率一致。
优选的，所述辅助开关管提前主开关管0.7微秒左右导通。
优选的，所述辅助开关管延迟主开关管0.5微秒左右关闭。
本发明的有益效果是：
配合主开关的通断，辅助开关每次都提前开通，延后关断，保证了主开关管是一个近似的零电压开通，零电压关断。主开关管的开关损耗，在辅助开关管和高频高压电容的配合下，基本都转移到了功率电阻上面。
附图说明
图1中Q1是主开关器件，Qb是辅助开关，C是高频高压电容，R是功率电阻。Q1和续流二极管D1，以及主电感L1，输出电容Co构成传统意义上的降压斩波电路。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例
本实施例的主电路连线按照附图1连线。
1.器件参数选取：在本电路中，主开关Q1选用耐压为1200V，电流为 100A比亚迪IGBT模块BG100B12LX2-I，其C，E之间结电容为405pF。辅助开关管Qb采用美国仙童公司的MOS管FQP8N80C，参数为耐压800V，电流8A。 RC参数取值方式：C的大小为主开关器件C、E之间结电容大小的十倍以上，一般取为其大小的20倍到30倍之间，本例中取C容量为103耐压为1200V 的CBB高频电容。同时，按照斩波开关周期的十分之一取为RC放电周期，然后根据公式τ＝RC，确定R值的大小，本例中，取f＝20KHz,则T＝50uS，那么τ＝5uS,算得R＝500欧姆。电阻消耗功率近似为：P＝0.5*C*U^2*f。按照上面参数算得P＝28瓦(U取值为530V)。最终确定功率电阻参数为：510 欧姆/30瓦。
2.驱动主开关Q1和辅助开关Qb的PWM控制波形的产生。
本控制电路的关键在于如何控制辅助开关Qb驱动波形的产生。在实践中我们采用了两种方案：如果使用MCU或者DSP产生驱动波形，通过软件编程可以容易地获得所需要的波形；如果使用SG3525产生PWM驱动波形，可以使用SG3525 的4脚的脉冲波形，通过一个三极管和与非门电路CD4093进行电平转换，从4V 转换到15V，然后再与SG3525之11脚和14脚输出的驱动波形用或非门芯片 CD4002处理，最后进行0.5us的延时，就可以得到辅助管Qb的驱动波形。该电路比起纯软开关斩波电路，使用的功率器件大为减少，比起斩波硬开关两端并联的RC缓冲电路，或者是RCD缓冲电路，经过理论分析和实验对比，效果也有明显改善。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种降压斩波的准软开关方法，其特征在于：主开关管旁并联一个与RC网络串联的辅助开关管。
2.根据权利要求1所述的一种降压斩波的准软开关方法，其特征在于：所述的RC网络分别由一个功率电阻和一个高压高频电容组成。
3.根据权利要求1所述的一种降压斩波的准软开关方法，其特征在于：所述RC网络与一个辅助开关管串联。
4.根据权利要求1所述的一种降压斩波的准软开关方法，其特征在于：所述辅助开关管工作频率与主开关管工作频率一致。
5.根据权利要求1所述的一种降压斩波的准软开关方法，其特征在于：所述辅助开关管提前主开关管0.7微秒左右导通。
6.根据权利要求1所述的一种降压斩波的准软开关方法，其特征在于：所述辅助开关管延迟主开关管0.5微秒左右关闭。
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