CN113098256A - 功率因数校正电路及其实现软开关的方法 - Google Patents

功率因数校正电路及其实现软开关的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种功率因数校正电路,包括第一储能电感和主开关支路;所述主开关支路还包括第二储能电感,第二储能电感的一端与所述第一储能电感的另一端连接,所述第二储能电感的另一端连接在所述主开关的一个开关端上,所述主开关的另一个开关端接地;还包括辅助开关支路,辅助开关支路在所述主开关的截止期间与所述第二储能电感形成电流回路,使该辅助开关支路与第二储能电感之间形成谐振,进而使得所述主开关再次导通时其与所述第二储能电感的连接点上的电位为零或接近零。本发明还涉及一种在功率因数校正电路上实现软开关的方法。实施本发明的功率因数校正电路及其实现软开关的方法,具有以下有益效果:效率高、电磁干扰小、调试容易。

Description

功率因数校正电路及其实现软开关的方法
技术领域
本发明涉及电力电子学,更具体地说,涉及一种功率因数校正电路及其实现软开关的方法。
背景技术
功率因数校正电路通常采用DCDC变换拓扑,例如,Boost拓扑或Buck拓扑,将直流电压或脉动直流电压进行升压或降压变换,并在变换过程中实现功率因数的校正或提升。图1示出了Boost拓扑的结构。在图1中,二极管D1是限流二极管,其作用是防止储能电容C1向储能电感L1放电。在图1中的主开关Q1接通时,输入电压对储能电感L1充电,而在主开关截止或关闭时,储能电感L1对储能电容C1充电。在这种电路中,通常采用硬开关的方式,即主开关Q1按照驱动波形动作,不管储能电感L1一端是否存在充电电压。这种方式的结果是效率下降及电磁干扰较大。也有采用无源的方式来实现上述主开关软开关的电路,但是这种电路的软开关受限条件较多,调试较为困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的缺陷提供一种结构简单、调试容易的功率因数校正电路及其实现软开关的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种功率因数校正电路,包括第一储能电感和主开关支路;所述第一储能电感一端连接在输入电源上,另一端通过限流二极管与第一储能电容一端连接,所述第一储能电容另一端接地;所述主开关支路包括主开关,所述主开关在主开关控制信号的控制下周期性地导通或截止,使存储在所述第一储能电感中的能量补充到所述第一储能电容中;所述主开关支路还包括串接在所述第一储能电感的另一端和所述主开关之间的第二储能电感,第二储能电感的一端与所述第一储能电感的另一端连接,所述第二储能电感的另一端连接在所述主开关的一个开关端上,所述主开关的另一个开关端接地或通过电阻接地;所述功率因数校正电路还包括辅助开关支路,所述辅助开关支路一端连接在所述第二储能电感与所述主开关的连接点上,并在所述主开关的截止期间与所述第二储能电感形成电流回路,使该辅助开关支路与第二储能电感之间形成谐振,进而使得所述主开关再次导通时其与所述第二储能电感的连接点上的电位为零或接近零。
更进一步地,所述辅助开关支路包括串接的第二储能电容和辅助开关,所述辅助开关支路在所述辅助开关导通时,与所述第二储能电感形成串联或并联的LC谐振回路。
更进一步地,所述辅助开关包括场效应管,所述场效应管的源极和漏极为其开关端,所述场效应管的栅极为其控制端;辅助开关控制信号由所述控制端输入并控制所述场效应管的源极和漏极之间的导通和截止,使得所述辅助开关支路与所述第二储能元件构成谐振回路或由所述谐振回路中断开。
更进一步地,所述第二储能电容的一端与所述第二储能电感的另一端连接,所述第二储能电容的另一端和所述辅助开关的一个开关端连接,所述辅助开关的另一个开关端接地。
更进一步地,所述第二储能电容的一端与所述第二储能电感的一端连接,所述第二储能电容的另一端和所述辅助开关的一个开关端连接,所述辅助开关的另一个开关端与所述第二储能电感的另一端连接。
更进一步地,所述辅助开关控制信号控制所述辅助开关在所述主开关截止后的设定时间点上导通,并在所述主开关再次导通之前截止。
更进一步地,所述辅助开关支路还包括续流二极管,所述续流二极管并接在所述场效应管的源极和漏极之间,所述二极管的阳极和所述场效应管的漏极相连。所述续流二极管D2可以是单独接的二极管,也可以是场效应管的寄生二极管。
本发明还涉及一种在上述的功率因数校正电路中实现软开关的方法,包括如下步骤:
输出主开关控制信号,使得主开关导通,对第二储能电感进行充电;
变换所述主开关控制信号的电平,使得所述主开关截止;
通过辅助开关控制信号对辅助开关的截止和导通进行控制,使得第二储能电容和第二储能电感之间进行多次能量转移过程,从而降低所述主开关的漏极和源极之间的电压差;
在所述主开关的漏极和源极之间电压为零或接近零时,输出所述主开关控制信号,使所述主开关再次导通,实现软开关。
更进一步地,所述第二储能电容和第二储能电感之间的能量转移包括:
维持所述辅助开关截止,第二储能电感通过第二储能电容和并接在所述辅助开关上的单向导电部件形成谐振回路,所述第二储能电感中的能量转移到所述第二储能电容里;
在所述单向导电部件因能量转移而带来的电压变化而截止后,控制所述辅助开关导通,使得所述第二储能电感和第二储能电容再次形成谐振回路,将转移到所述第二电容中的能量向所述第二储能电感中转移,使得所述主开关的漏极和源极之间电压降低;
使所述辅助开关截止,利用电感电流不能突变的特性,使所述第二储能电感与主开关的分布电容形成谐振,使得所述主开关的漏极和源极之间电压再次降低并趋向于零伏。
更进一步地,所述第二储能电感和第二储能电容之间的谐振包括串联谐振或并联谐振。
实施本发明的功率因数校正电路及其实现软开关的方法,具有以下有益效果:由于第二储能电感和辅助开关支路的存在,使得在主开关截止后,第二储能电感和辅助开关支路上的第二储能电容由于感应电动势和辅助控制信号控制的辅助开关的导通,多次形成谐振回路,使得在主开关导通时存储在第二储能电感(包括第一储能电感)中的能量,在第二储能电感和第二储能电容之间实现多次转移,从而使得主开关的一端(非接地端)的电压由较高电压快速趋近于零,从而为主开关再次导通实现软开关创造了条件。因此,其结构简单、调试容易。
附图说明
图1是现有技术中Boost升压电路的结构示意图;
图2是本发明功率因数校正电路及其实现软开关的方法实施例中一种情况电路的结构示意图;
图3是所述实施例中一种情况下的电路原理图;
图4是所述实施例中另一种情况下的电路原理图;
图5是所述实施例中实现软开关的方法的流程图;
图6是所述实施例中辅助开关支路上多次能量转移的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。
如图2和图3所示,在本发明的功率因数校正电路及其实现软开关的方法实施例中,该功率因数校正电路包括第一储能电感L1和主开关支路;所述第一储能电感L1一端连接在输入电源上,另一端通过限流或钳位二极管D1与第一储能电容C2的一端连接,所述第一储能电容C2的另一端接地;所述主开关支路包括主开关Q1,所述主开关Q1在主开关控制信号DR1的控制下周期性地导通或截止,使存储在所述第一储能电感L1中的能量补充到所述第一储能电容C2中,和现有技术中的DCDC升压电路(即Boost电路)或功率因数校正电路一样,第一储能电容C1为负载供电,在上述主开关Q1导通期间,输入电源通过上述主开关Q1为第一储能电感L1充电,而在上述主开关Q1截止期间,第一储能电感L1对上述第一储能电容C2充电,以补充第一储能电容C2由于对负载供电而带来的电量损失;通过参数选择可以实现第二储能电容C2上的电量平衡,实现稳定的升压供电。在本实施例中,和现有技术不同的是所述主开关支路还包括串接在所述第一储能电感L1的另一端和所述主开关Q1之间的第二储能电感L2,第二储能电感L2的一端与所述第一储能电感L1的另一端连接,所述第二储能电感L2的另一端连接在所述主开关Q1的一个开关端上,所述主开关Q1的另一个开关端接地或通过电阻接地(即与地电连接);除此之外,所述功率因数校正电路还包括辅助开关支路(请参见图2),所述辅助开关支路一端连接在所述第二储能电感L2与所述主开关Q1的连接点上,并在所述主开关Q1的截止期间与所述第二储能电感L2形成电流回路,使该辅助开关支路与第二储能电感L2(在某种意义上,第一储能电感L1也参与其间)之间形成谐振,进而使得所述主开关Q1再次导通时其与所述第二储能电感L2的连接点上的电位为零或接近零。换句话说,在本实施例中,与现有技术相比,在主开关Q1的非接地端和第一储能电感L1与第一储能电容C2的连接点上设置有第二储能电感L2,与此同时,设置有一个可控制的辅助开关支路,该辅助开关支路在连通时,与上述第二储能电感L2形成串联或并联的谐振回路,使得第二储能电感L2中因为主开关Q1导通而具有的能量能够快速地在第二储能电感L2和第二储能电容C3之间转换,形成过零的谐振电压,从而使得主开关Q1的非接地端也具有这样的谐振电压,而选择当该谐振电压过零时,使得主开关Q1再次导通,即形成该Boost电路或PFC电路(功率因数校正电路)的软开关。值得一提的是,上述辅助开关支路在主开关Q1截止后与第二储能电感L2配合,形成多次谐振或经过多个阶段的谐振(每次谐振或每个阶段的谐振参数不同),使得主开关Q1的开关端上的电压差快速趋近于零伏。具体而言,辅助开关支路中的辅助开关Q2是在主开关Q1截止后的某时间点导通的,在该时间点到来之前,单向导通部件由于第二储能电感L2上的感应电动势导通,第二储能电感L2中存储的能量向第二储能电容C3中转移,一定时间后,由于能量的转移导致第二储能电容C2一端电压下降,不能满足单向导通部件的导通条件,于是,单向导通部件截止;之后,上述辅助开关Q2才会导通;而当上述主开关Q1导通时,辅助开关支路中的辅助开关Q2是截止或断开的,不会形成谐振回路,也不会影响对上述第一储能电感L1和第二储能电感L2的充电。换句话说,上述辅助开关支路是受控的和有源的,且其工作是随第二储能电感L2上存储的能量而分阶段的。
图3示出了本实施例中一些情况下辅助开关支路的结构以及其与第二储能电感L2的连接方式。在图3中,所述辅助开关支路包括串接的第二储能电容C3、辅助开关Q2和单向导通部件,单向导通部件是续流二极管D2,其阳极连接在上述辅助开关Q2的漏极上,其阴极连接在上述辅助开关Q2的源极上;所述第二储能电容C3在所述辅助开关Q2导通时,与所述第二储能电感L2形成串联或并联的LC谐振回路,而辅助开关Q2的导通或截止是由辅助开关控制信号DR2控制的。更具体而言,所述辅助开关Q2包括场效应管,所述场效应管的源极和漏极为其开关端,所述场效应管的栅极为其控制端;在图3中,该场效应管的源极接地,漏极与上述第二储能电感L2连接,同时也和第二储能电容C3连接,即连接在第二储能电容L2和第二储能电容C3的连接点上,所述场效应管的栅极连接辅助开关控制信号DR2;即辅助开关控制信号DR2由所述控制端输入并控制作为辅助开关的场效应管的源极和漏极之间的导通和截止。所述第二储能电容C3的一端与所述第二储能电感L2的另一端连接,所述第二储能电容C3的另一端和所述辅助开关的一个开关端连接,所述辅助开关Q2的另一个开关端接地。在上述辅助开关Q2导通时,所述第二储能电容C3一端与第二储能电感L2连接,另一端接地,使得所述辅助开关支路与所述第二储能电感L2构成谐振回路;而在上述辅助开关Q2截止时,且第二储能电感L2上的电位或能量不足以使续流二极管D2导通时,所述第二储能电容C3的另一端与地的连接断开,使得所述第二储能电容C3“悬空”,于是由所述谐振回路中断开。
值得一提的是,在本实施例中,所述辅助开关控制信号控制所述辅助开关Q2在所述主开关Q1截止后某时间点导通,并在所述主开关Q1再次导通之前截止。也就是说,在本实施例中,主开关控制信号和辅助开关控制信号之间存在一定的时序上的关系,在主开关Q1导通期间,在辅助开关信号的控制下,辅助开关Q2是一直处于截止状态,使得第二储能电容C3不会与第二储能电感L2形成谐振电路,相当于上述辅助开关支路未与主开关支路连接,不会影响主开关Q1导通时,对第一储能电感L1和第二储能电感L2的充电;而在上述主开关Q1截止期间,辅助支路的状态大致上可以分为几个阶段:开始阶段,主开关Q1截止,但辅助开关Q2尚未导通,第二储能电容C3通过续流二极管D2与第二储能电容L2构成谐振回路;中间阶段,在辅助开关控制信号的作用下,辅助开关Q2导通,也就是使得第二储能电容C3与第二储能电感L2构成谐振回路;结束阶段,辅助开关Q2在辅助开关控制信号的作用下截止,当辅助开关Q2截止后第二储能电感L2和主开关管Q1的漏极和源极之间的分布电容形成周期较小的谐振回路,主开关管Q1的漏极和源极之间的电压在很短的时间内降到零伏附近,设定主开关管Q1开通和辅助开关管Q2关断之间合适的时间差,主开关Q1在主开关控制电信号的作用下再次导通,实现软开关。
具体来讲,在本实施例中,在主开关Q1完全关断后,第二储能电感L2由于感应电动势,出现一个下正上负的电压,于是出现电压跳变,流过第二储能电感L2的电流由最大点开始下降;于是第二储能电感L2通过续流二极管D2向第二电容C3充电,将存储在第二储能电感L2中的能量转移到第二储能电容C3上,此时,输入电源、第一储能电感L1、第二储能电感L2和第二储能电容C3形成一个谐振回路,以一个固定的谐振频率(由于两个储能电感的电感值固定,故该谐振频率主要取决于第二储能电容C3的大小)谐振,由于续流二极管D2的单向导通特性,上面的谐振在第二储能电感的能量完全转移到第二储能电容后暂时停止;之后,在某个时间点上辅助开关Q2导通(即设定的时间点上),将第二电容C3接入回路中,于是第二电容C3的能量以谐振的方式转移到第二储能电感L2,开始中间阶段的动作,此时,第二储能电感L2的下端(与主开关Q1的连接点)的电压逐渐降低;当上述辅助开关控制信号控制辅助开关Q2断开时,上述第二储能电容C3由上述回路中断开,但上述第二储能电感L2的电流不可跳变而依然存在,只不过谐振电容变为主开关Q1的分布电容,进入结束阶段;由于该分布电容值较小,所述谐振频率变大,于是第二储能电感L2的下端电压加快趋近于0V。此时,输出主开关控制信号使得该主开关Q1导通就能够实现软开关。
在本实施例中,如图2所示,所述续流二极管D2并接在所述场效应管的源极和漏极之间,所述续流二极管D2的阳极和作为辅助开关Q2的场效应管的漏极相连,其阴极和所述场效应管的源极连接。值得一提的是,所述续流二极管D2可以是单独的二极管(独立于辅助开关Q2),也可以是场效应管(例如,辅助开关Q2)的寄生二极管。
图4示出了本实施例中另外一种情况下功率因数校正电路的电路图,其和图3所示的情况的差别在于:图3中的辅助开关支路和第二储能电感L2之间形成串联谐振回路,而图4中的情况是该辅助开关支路和第二储能电感L2形成并联谐振回路。也就是说,在图4中,所述第二储能电容C3的一端与所述第二储能电感L2的一端(即第一储能电感L1和第二储能电感L2的连接点)连接,所述第二储能电容C3的另一端和所述辅助开关的一个开关端连接,所述辅助开关的另一个开关端与所述第二储能电感L2的另一端连接。在图4中,所述第二储能电容C3的另一端连接在作为辅助开关的场效应管的漏极上,而该场效应管的源极连接在上述第二储能电感L2和主开关Q1的连接点上,于是,在上述场效应管在辅助开关控制信号的作用下导通时,上述第二储能电容C3并联在上述第二储能电感L2的两端,形成并联谐振回路。
此外,在本实施例中,上述主开关和辅助开关也可以不仅仅局限于上面的举例描述。具体来讲,上述主开关和辅助开关可以是是场效应管、三极管、IGBT等电子开关中的一种或多种。而续流二极管D2可以是独立的二极管,也可以是电子开关的寄生二极管等等。值得一提的是,虽然本实施例中以功率因素校正电路为名称进行说明,但是本领域技术人员知晓该功率因数校正电路也可以是DCDC升压电路。实际上,图1中给出的就是一个标准的Boost升压拓扑电路。因此,对于一个DCDC升压电路而言,本实施例中的技术方案也是完全能够实现的。换句话说,本实施例中示出的电路既是功率因数校正电路,也是DCDC升压电路。
在本实施例中还涉及一种在上述的功率因数校正电路中实现软开关的方法,该方法如图5所示,包括如下步骤:
步骤S11主开关导通,对第二储能电感充电:在本实施例中,在图3中的电路的基础上进行说明,控制电路或控制单元(图3中未示出)输出主开关控制信号DR1,驱动或控制主开关Q1导通或截止;该控制电路或控制单元还按照程序输出其他控制信号,使得功率因数校正电路实现其功能。在本步骤中,控制单元输出主开关控制信号DR1,使得主开关Q1导通,对第二储能电感L2进行充电。
步骤S12主开关截止:在本步骤中,当上述主开关Q1导通设定时间后,控制单元变换所述主开关控制信号DR1的电平,使得所述主开关Q1截止;例如,由使得主开关Q1导通的高电平转换为低电平,于是主开关Q1截止。
步骤S13第二储能电感和第二储能电容之间进行能量转移,使得主开关两端的电压差趋近于零:在本步骤中,由于主开关Q1由导通转为截止,第二储能电感L2原先的电流通道被断开,由于感应电动势的出现、辅助开关支路的结构以及对辅助开关控制信号DR2的设置,使得本步骤中第二储能电感L2和第二储能电容C3以及主开关Q1的分布电容之间,出现多次能量转移或者说形成了相同或不同的谐振回路,因而出现多次谐振频率相同或不相同的谐振,在此过程中,使得主开关Q1两端的电压差趋近于零。在本实施例中,具体的能量转移或谐振过程请参见图6。值得一提的是,在本实施例中,上述谐振回路包括串联谐振回路或并联谐振回路。
步骤S14主开关导通,实现主开关Q1软开关。在本步骤中,由于在主开关Q1的漏极和源极之间的电压接近或等于零,在此条件下主开关Q1导通,就实现了软开关。
图6示出了在本实施例中第二储能电感L2和第二储能电容C3之间的能量传输或转换过程。包括如下步骤:
步骤S21开始阶段,通过续流二极管形成谐振回路:在本步骤中,在主开关Q1完全关断后,第二储能电感L2由于感应电动势,出现一个下正上负的电压,于是出现电压跳变,流过第二储能电感L2的电流由最大点开始下降;第二储能电感L2通过续流二极管D2向第二电容C3充电,将存储在第二储能电感L2中的能量转移到第二储能电容C3上,此时,输入电源、第一储能电感L1、第二储能电感L2和第二储能电容C3形成一个谐振回路,以一个固定的谐振频率(由于两个储能电感的电感值固定,故该谐振频率主要取决于第二储能电容C3的大小)谐振,由于续流二极管D2的单向导通特性,上面的谐振在第二储能电感L2的能量完全转移到第二储能电容后就会因为失去电流通道而停止,因为此时不具备续流二极管D2的导通条件了,续流二极管D2将会截止。
步骤S22中间阶段,辅助开关导通,形成谐振回路:经过上述开始阶段后,在一个时间点(可以通过对相关的元器件参数进行计算或按照经验设定)上,辅助开关控制信号DR2输出有效的电平(例如,高电平或低电平),辅助开关Q2导通(即设定的时间点上),将第二储能电容C3接入回路中,于是第二储能电容C3的能量以谐振的方式转移到第二储能电感L2,第二储能电感L2的下端(与主开关Q1的连接点)的电压逐渐降低。
步骤S23结束阶段,第二储能电感与主开关分布电容形成谐振回路:在本步骤中,辅助开关Q2在导通一定时间后截止,上述辅助开关控制信号DR2控制辅助开关Q2截止时,上述第二储能电容C3由上述回路中断开,但上述第二储能电感L2的电流不可跳变而依然存在,只不过谐振电容变为主开关Q1的分布电容,由于该分布电容值较小,所述谐振频率变大,于是第二储能电感L2的下端电压加快趋近于0V,设定主开关Q1开通和辅助开关Q2关断之间合适的时间差,当主开关Q1的漏极和源极之间的电压为零或接近零时,主开关Q1在主开关控制电信号DR1的作用下再次导通,实现软开关。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种功率因数校正电路,包括第一储能电感和主开关支路;所述第一储能电感一端连接在输入电源上,另一端通过限流二极管与第一储能电容一端连接,所述第一储能电容另一端接地;所述主开关支路包括主开关,所述主开关在主开关控制信号的控制下周期性地导通或截止,使存储在所述第一储能电感中的能量补充到所述第一储能电容中;其特征在于,所述主开关支路还包括第二储能电感,第二储能电感的一端与所述第一储能电感的另一端连接,所述第二储能电感的另一端连接在所述主开关的一个开关端上,所述主开关的另一个开关端与地电连接;所述功率因数校正电路还包括辅助开关支路,所述辅助开关支路在所述主开关的截止期间与所述第二储能电感形成电流回路,使该辅助开关支路与第二储能电感之间形成谐振,进而使得所述主开关再次导通时其与所述第二储能电感的连接点上的电位为零伏或接近零伏。
2.根据权利要求1所述的功率因数校正电路,其特征在于,所述辅助开关支路包括串接的第二储能电容、辅助开关和单向导通部件;所述单向导通部件并接在所述辅助开关上;所述第二储能电容在所述单向导通部件导通或所述辅助开关导通时,与所述第二储能电感形成串联或并联的LC谐振回路。
3.根据权利要求2所述的功率因数校正电路,其特征在于,所述辅助开关包括场效应管,所述场效应管的源极和漏极为其开关端,所述场效应管的栅极为其控制端;辅助开关控制信号由所述控制端输入并控制所述场效应管的源极和漏极之间的导通和截止,使得所述辅助开关支路与所述第二储能元件构成谐振回路或由所述谐振回路中断开。
4.根据权利要求3所述的功率因数校正电路,其特征在于,所述第二储能电容的一端与所述第二储能电感的另一端连接,所述第二储能电容的另一端和所述辅助开关的一个开关端连接,所述辅助开关的另一个开关端接地。
5.根据权利要求3所述的功率因数校正电路,其特征在于,所述第二储能电容的一端与所述第二储能电感的一端连接,所述第二储能电容的另一端和所述辅助开关的一个开关端连接,所述辅助开关的另一个开关端与所述第二储能电感的另一端连接。
6.根据权利要求4或5所述的功率因数校正电路,其特征在于,所述辅助开关控制信号控制所述辅助开关在所述主开关截止后的设定时间点上导通,并在所述主开关再次导通之前截止。
7.根据权利要求4或5所述的功率因数校正电路,其特征在于,所述单向导通部件包括续流二极管,所述续流二极管并接在所述场效应管的源极和漏极之间,所述续流二极管的阳极和所述场效应管的漏极相连,所述续流二极管包括独立于所述场效应管的二极管或所述场效应管的寄生二极管。
8.一种在如权利要求1所述的功率因数校正电路中实现软开关的方法,其特征在于,包括如下步骤:
输出主开关控制信号,使得主开关导通,对第二储能电感进行充电;
变换所述主开关控制信号的电平,使得所述主开关截止;
通过辅助开关控制信号对辅助开关的截止和导通进行控制,使得第二储能电容和第二储能电感之间进行多次能量转移过程,从而降低所述主开关的漏极和源极之间的电压差;
在所述主开关的漏极和源极之间电压为零或接近零时,输出所述主开关控制信号,使所述主开关再次导通,实现软开关。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述第二储能电容和第二储能电感之间的能量转移包括:
维持所述辅助开关截止,第二储能电感通过第二储能电容和并接在所述辅助开关上的单向导电部件形成谐振回路,所述第二储能电感中的能量转移到所述第二储能电容中;
在所述单向导电部件因能量转移而带来的电压变化而截止后,控制所述辅助开关导通,所述第二储能电感和第二储能电容再次形成谐振回路,将转移到所述第二电容中的能量向所述第二储能电感中转移,使得所述主开关的漏极和源极之间电压降低;
使所述辅助开关截止,利用电感电流不能突变的特性,使所述第二储能电感与主开关的分布电容形成谐振,进而使得所述主开关的漏极和源极之间电压再次降低并趋向于零伏。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述第二储能电感和第二储能电容之间的谐振包括串联谐振或并联谐振。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5736842A (en) * 1996-07-11 1998-04-07 Delta Electronics, Inc. Technique for reducing rectifier reverse-recovery-related losses in high-voltage high power converters
US6525513B1 (en) * 1998-04-27 2003-02-25 Emerson Network Power Co., Ltd. Soft switching topological circuit in boost or buck converter
CN108390567A (zh) * 2018-04-04 2018-08-10 广州金升阳科技有限公司 一种零电压开关同步整流Boost电路、零电压开关Boost电路及其控制方法
CN110212770A (zh) * 2019-05-24 2019-09-06 苏州汇川联合动力系统有限公司 软开关反激变换器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5736842A (en) * 1996-07-11 1998-04-07 Delta Electronics, Inc. Technique for reducing rectifier reverse-recovery-related losses in high-voltage high power converters
US6525513B1 (en) * 1998-04-27 2003-02-25 Emerson Network Power Co., Ltd. Soft switching topological circuit in boost or buck converter
CN108390567A (zh) * 2018-04-04 2018-08-10 广州金升阳科技有限公司 一种零电压开关同步整流Boost电路、零电压开关Boost电路及其控制方法
CN110212770A (zh) * 2019-05-24 2019-09-06 苏州汇川联合动力系统有限公司 软开关反激变换器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冯波等: "一种新型有源箝位Boost变换器", 《中国电机工程学报》 *

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