CN113726133B - 一种零电流开关控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种零电流可控开关控制电路，特点是包括直流电源、电感、控制端为高电平时导通的第一可控开关、控制端为高电平时导通的第二可控开关、储能电容、比较器、第一D触发器、第二D触发器、反相器、二输入与门和负载电阻；优点是使用可控开关代替传统转换器中的续流二极管，有效地降低了电感放电回路的等效阻抗，提高了转换器的转换效率，零电流开关控制技术通过检测电感正放电端和输出端的电压，在电感放电电流降为零时，断开可控开关，阻止了输出端能量回流，相较于传统的续流二极管，可控开关的导通阻抗要小很多，降低了整个电路的功耗，提高了能量的转换效率。

Description

一种零电流开关控制电路
技术领域
本发明涉及一种可控开关直流升压电路结构，尤其是一种零电流开关控制电路。
背景技术
当下，DC-DC转换器被广泛应用于光伏能采集、电动汽车、家用电器、移动电子设备、物联网节点等各个领域。传统的DC-DC转换器主要包含开关、电感、二极管以及相应的开关控制电路等模块，首先通过控制开关，形成一个给电感充电的回路，当电感电流上升到一定值时，再次重新配置开关，形成一个电感放电给负载的回路；传统的转换器在电感放电阶段，为了防止电感能量释放完以后，负载向电感倒灌能量，一般会在电感和负载之间串联一个二极管，以防止负载能量泄露，然而二极管的等效阻抗较大，会在电感放电阶段消耗一部分能量，这严重限制了DC-DC转换器的转换效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可替代传统DC-DC转换器中续流二极管的零电流开关控制电路。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种零电流可控开关控制电路，包括直流电源、电感、控制端为高电平时导通的第一可控开关、控制端为高电平时导通的第二可控开关、储能电容、比较器、第一D触发器、第二D触发器、反相器、二输入与门和负载电阻，所述的直流电源的正端与所述的电感的一端连接，所述的直流电源的负端接地，所述的电感的另一端、所述的第一可控开关的一端、所述的第二可控开关的一端及所述的比较器的负输入端连接，所述的第一可控开关的另一端接地，所述的第二可控开关的另一端、所述的储能电容的一端、所述的比较器的正输入端及所述的负载的一端连接，所述的储能电容的另一端和所述的负载的另一端分别接地，所述的比较器的输出端与所述的第一D触发器的Clk端连接，所述的反相器的输入端、所述的第一D触发器的Set端及所述的第一可控开关的控制端连接并与外部开关信号输出端连接，所述的第一D触发器的D端与外部5V电压端连接，所述的第一D触发器的Q端与所述的第二D触发器的Set端连接，所述的反相器的输出端、所述的第二D触发器的CLK端及所述的二输入与门的第一输入端连接，所述的第二D触发器的D端与外部5V电压端连接，所述的第二D触发器的Q端与所述的二输入与门的第二输入端连接，所述的二输入与门的输出端与所述的第二可控开关的控制端连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于使用可控开关代替传统转换器中的续流二极管，有效地降低了电感放电回路的等效阻抗，提高了转换器的转换效率，零电流开关控制技术通过检测电感正放电端和输出端的电压，在电感放电电流降为零时，断开可控开关，阻止了输出端能量回流，相较于传统的续流二极管，可控开关的导通阻抗要小很多，降低了整个电路的功耗，提高了能量的转换效率。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
一种零电流可控开关控制电路，包括直流电源Vin、电感L、控制端为高电平时导通的第一可控开关S1、控制端为高电平时导通的第二可控开关S2、储能电容Cout、比较器CMP、第一D触发器D1、第二D触发器D2、反相器N、二输入与门AND和负载电阻load，直流电源Vin的正端与电感L的一端连接，直流电源Vin的负端接地，电感L的另一端、第一可控开关S1的一端、第二可控开关S2的一端及比较器CMP的负输入端连接，第一可控开关S1的另一端接地，第二可控开关S2的另一端、储能电容Cout的一端、比较器CMP的正输入端及负载的一端连接，储能电容Cout的另一端和负载的另一端分别接地，比较器CMP的输出端与第一D触发器D1的Clk端连接，反相器N的输入端、第一D触发器D1的Set端及第一可控开关S1的控制端连接并与外部开关信号输出端（图未显示）连接，第一D触发器D1的D端与外部5V电压端连接，第一D触发器D1的Q端与第二D触发器D2的Set端连接，反相器N的输出端、第二D触发器D2的CLK端及二输入与门AND的第一输入端连接，第二D触发器D2的D端与外部5V电压端连接，第二D触发器D2的Q端与二输入与门AND的第二输入端连接，二输入与门AND的输出端与第二可控开关S2的控制端连接。
以上实施例的工作原理如下：首先外部开关信号输出端输出高电平控制第一可控开关S1导通，直流电源Vin为电感L充电，由于第一D触发器D1的复位端Set端与第一可控开关S1的控制端连接，所以第一D触发器D1的输出端Q端被置为低电平，而第一可控开关S1的控制端又与反相器N的输入端连接，因此反相器N的输出端输出低电平，第一D触发器D1的输出端Q端与第二D触发器D2的复位端Set端连接输入低电平信号，由于第二D触发器D2的输入端Clk端没有检测到上升沿信号，所以第二D触发器D2的输出端Q端输出低电平，由于第二D触发器D2的输出端Q端和反相器N的输出端都为低电平，因此二输入与门AND的输出端为低电平，控制第二可控开关S2断开，当外部开关信号输出端输出低电平控制第一可控开关S1断开，电感L充电结束，由于第一可控开关S1的控制端与反相器N的输入端相连接，因此反相器N的输出端为高电平，此时第二D触发器D2的输入端Clk端检测到反相器N的输出端由低电平到高电平的上升沿信号，因此第二D触发器D2的输出端Q端输出高电平，由于第二D触发器D2的输出端Q端与反相器N此时都为高电平，因此通过二输入与门AND的逻辑输出高电平，控制第二可控开关S2导通，使电感L的另一端与储能电容Cout的一端相连通，此时电感L的另一端电压高于储能电容Cout的一端电压，所以比较器CMP输出低电平，而电感L与直流电源Vin一同为储能电容Cout充电，完成了升压电路功能，当电感L放电结束时电流为零，电感L正放电端电压与储能电容Cout的正端电压相等，因此比较器CMP输出信号由低电平变为高电平，从而触发第一D触发器D1输出高电平信号，由于第一D触发器D1的输出端Q端与第二D触发器D2的复位端Set端连接，因此第二D触发器D2的输出端Q端输出低电平信号，使二输入与门AND的输出端变为低电平，因此第二可控开关S2断开，从而完成了对第二可控开关S2的零电流开关控制。

Claims (1)

1.一种零电流可控开关控制电路，其特征在于包括直流电源、电感、控制端为高电平时导通的第一可控开关、控制端为高电平时导通的第二可控开关、储能电容、比较器、第一D触发器、第二D触发器、反相器、二输入与门和负载电阻，所述的直流电源的正端与所述的电感的一端连接，所述的直流电源的负端接地，所述的电感的另一端、所述的第一可控开关的一端、所述的第二可控开关的一端及所述的比较器的负输入端连接，所述的第一可控开关的另一端接地，所述的第二可控开关的另一端、所述的储能电容的一端、所述的比较器的正输入端及所述的负载的一端连接，所述的储能电容的另一端和所述的负载的另一端分别接地，所述的比较器的输出端与所述的第一D触发器的Clk端连接，所述的反相器的输入端、所述的第一D触发器的Set端及所述的第一可控开关的控制端连接并与外部开关信号输出端连接，所述的第一D触发器的D端与外部5V电压端连接，所述的第一D触发器的Q端与所述的第二D触发器的Set端连接，所述的反相器的输出端、所述的第二D触发器的CLK端及所述的二输入与门的第一输入端连接，所述的第二D触发器的D端与外部5V电压端连接，所述的第二D触发器的Q端与所述的二输入与门的第二输入端连接，所述的二输入与门的输出端与所述的第二可控开关的控制端连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105099174A (zh) * 2015-07-22 2015-11-25 无锡中星微电子有限公司 升压电路
CN112600168A (zh) * 2020-12-02 2021-04-02 电子科技大学 一种基于dc-dc开关电源实现自定时重启电路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105099174A (zh) * 2015-07-22 2015-11-25 无锡中星微电子有限公司 升压电路
CN112600168A (zh) * 2020-12-02 2021-04-02 电子科技大学 一种基于dc-dc开关电源实现自定时重启电路

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