CN216122218U - 一种高频软开关电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了软开关电路领域的一种高频软开关电路，包括输入输出依次连接的前级电路、开关电路、谐振电路与输出滤波电路，前级电路提供开关电路稳定的输入电压，开关电路包括功率变压器T1A、连接在功率变压器初级侧的功率管Q2与次级侧的功率管Q3，开关电路用于输出具有稳定的导通时间和周期的脉冲信号，谐振电路对开关电路产生的脉冲信号谐振滤波，产生具有相位差的电压、电流波形，输出滤波电路对谐振电路产生的电压滤波；功率管Q2与功率管Q3在电流波形处于波谷时通断。本发明适用于各种大功率开关电源或DC/DC变换器，电源模块的尺寸更小，功耗更低，从而提高了电路可靠性，为系统安全提供了保障。

Description

一种高频软开关电路

技术领域

本实用新型涉及软开关电路领域，具体是一种高频软开关电路。

背景技术

开关电源作为系统二次电源的DC/DC变换器广泛应用于航天、航空、船舶、兵器、电子、铁路、通信、医疗电子、工业自动化设备等军民用电子系统中。随着科技的不断进步，供电单元朝着高功率密度、小型化方向发展。由于磁性器件尺寸直接制约整个开关电源体积，通过实现高频软开关技术，在减小磁芯体积的同时，降低了功率器件的开关损耗，提高了产品的转换效率，从而提高开关电源的功率密度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高频软开关电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种高频软开关电路，包括输入输出依次连接的前级电路、开关电路、谐振电路与输出滤波电路，所述前级电路提供开关电路稳定的输入电压，所述开关电路包括功率变压器T1A、连接在功率变压器初级侧的功率管Q2与次级侧的功率管Q3，开关电路用于输出具有稳定的导通时间和周期的脉冲信号，所述谐振电路对开关电路产生的脉冲信号谐振滤波，产生具有相位差的电压、电流波形，所述输出滤波电路对谐振电路产生的电压滤波；所述功率管Q2与功率管Q3在电流波形处于波谷时通断。

作为本实用新型的改进方案，所述前级电路为输入滤波电路或稳压电路。

作为本实用新型的改进方案，所述前级电路与开关电路之间设置有复位电路，所述复位电路包括功率管Q1与电容C1，所述功率管Q1与电容C1串联后连接在功率变压器或功率管Q2的两端。

作为本实用新型的改进方案，所述谐振电路包括谐振电感Losc和谐振电容Cosc，所述谐振电感Losc一端与功率变压器T1A的次级相连，另一端与谐振电容Cosc相连；所述谐振电容Cosc连接在谐振电感Losc与输出地之间。

作为本实用新型的改进方案，所述输出滤波电路包括输出电感Lout和输出电容Cout，所述输出电感Lout的一端连接在谐振电感Losc与谐振电容Cosc的公共端，另一端与输出电容Cout相连；输出电容Cout连接在输出电感Lout与输出地之间。

有益效果：本发明提供的高频软开关电路实现方式，适用于各种大功率开关电源或DC/DC变换器，在保证产品正常输出的同时，电源模块的尺寸可以设计更小，功耗可以降至很低，从而提高了电路可靠性，为系统安全提供了保障。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型一种实施方式的电路原理图；

图3为本实用新型另一种实施方式的电路原理图。

图中：1-前级电路；2-开关电路；3-复位电路；4-谐振电路；5-输出滤波电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，一种高频软开关电路，包括前级电路1、开关电路2、谐振电路4与输出滤波电路5。前级电路1的输入端与产品输入端相连，其输出端与开关电路2相连，主要用于为后级开关电路提供稳定的输入电压。如图2所示，在一些实施例中，前级电路1可以为输入滤波电路，包括电感L1与对输入地并联的两个电容C1、C2。如图3所示，在另一些实施例中，前级电路1还可以为Buck或Boost等稳压电路。

开关电路2的输入端与前级电路1的输出端相连，其输出端与谐振电路4的输入端相连。开关电路2包括功率变压器T1A、连接在功率变压器T1A初级侧的功率管Q2与次级侧的功率管Q3，其中功率变压器T1A初级绕组的一端与前级电路输出端相连，另一端与功率管Q2的漏极相连，功率管Q2的源极接输入地；功率变压器T1A次级绕组的一端与谐振电路4的输入端相连，另一端与功率管Q3的漏极相连，功率管Q3的源极接输出地。开关电路主要用于将一个稳定的直流电压转换成具有稳定的导通时间和周期的脉冲信号。

谐振电路4的输入端与开关电路2的输出端相连，其输出端与输出滤波电路5连接。谐振电路4包括谐振电感Losc和谐振电容Cosc，谐振电感Losc一端与功率变压器T1A的次级相连，另一端与谐振电容Cosc相连；谐振电容Cosc连接在谐振电感Losc与输出地之间。开关电路2产生的脉冲信号输入到谐振电路4中，通过谐振电路4的滤波作用产生一个具有一定相位差的正弦和余弦的电压电流信号，在谐振电流的波形处于波谷时通断开关电路2中的功率管Q2、Q3，可以实现功率管的软开关工作。

输出滤波电路5的输入端与谐振电路4的输出端相连，其输出端与产品的输出端相连，该电路的作用是对谐振电路4中的谐振电压进行滤波，减小输出电压的波动幅度，为后级电路提供高质量的输出电压。输出滤波电路5包括输出电感Lout和输出电容Cout，输出电感Lout的一端连接在谐振电感Losc与谐振电容Cosc的公共端，另一端与输出电容Cout相连；输出电容Cout连接在输出电感Lout与输出地之间。

作为优选的实施方式，前级电路1与开关电路2之间设置有复位电路3，复位电路3包括功率管Q1与电容C1，功率管Q1与电容C1串联后连接在功率变压器T1A或功率管Q2的两端。该电路的作用是在功率变压器T1A的工作过程中对磁芯器件进行复位，以免磁芯饱和。

当输入电压上电后，输入电压经过前级电路1后产生稳定的直流电压。当开关电路2中的功率管Q2开通时，前级电路1的输出电压施加在变压器T1A的初级绕组上，初级绕组电压通过变压器T1A初次级匝数变比传输到次级，T1A次级电压加入到谐振电路4的输入端。当功率变压器T1A的次级电压输出到谐振电路4的输入端时，谐振电感Losc上的谐振电流开始从零开始谐振，经过半个谐振周期后，当谐振电感Losc上的谐振电流再次谐振回到零值时，就完成了整个的谐振过程。功率管Q2和功率管Q3在谐振电流波形的波谷处开通和关断，即可实现软开关工作，开关损耗近似为0。由于功率管Q2、Q3实现了软开关工作，软开关电路即可以工作在更高的开关频率下，极大地减小了磁芯体积。

本发明提供的高频软开关电路实现方式，适用于各种大功率开关电源或DC/DC变换器，在保证产品正常输出的同时，电源模块的尺寸可以设计更小，功耗可以降至很低，从而提高了电路可靠性，为系统安全提供了保障。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种高频软开关电路，其特征在于，包括输入输出依次连接的前级电路、开关电路、谐振电路与输出滤波电路，所述前级电路提供开关电路稳定的输入电压，所述开关电路包括功率变压器T1A、连接在功率变压器初级侧的功率管Q2与次级侧的功率管Q3，开关电路用于输出具有稳定的导通时间和周期的脉冲信号，所述谐振电路对开关电路产生的脉冲信号谐振滤波，产生具有相位差的电压、电流波形，所述输出滤波电路对谐振电路产生的电压滤波；所述功率管Q2与功率管Q3在电流波形处于波谷时通断。

2.根据权利要求1所述的一种高频软开关电路，其特征在于，所述前级电路为输入滤波电路或稳压电路。

3.根据权利要求1所述的一种高频软开关电路，其特征在于，所述前级电路与开关电路之间设置有复位电路，所述复位电路包括功率管Q1与电容C1，所述功率管Q1与电容C1串联后连接在功率变压器或功率管Q2的两端。

4.根据权利要求1所述的一种高频软开关电路，其特征在于，所述谐振电路包括谐振电感Losc和谐振电容Cosc，所述谐振电感Losc一端与功率变压器T1A的次级相连，另一端与谐振电容Cosc相连；所述谐振电容Cosc连接在谐振电感Losc与输出地之间。

5.根据权利要求4所述的一种高频软开关电路，其特征在于，所述输出滤波电路包括输出电感Lout和输出电容Cout，所述输出电感Lout的一端连接在谐振电感Losc与谐振电容Cosc的公共端，另一端与输出电容Cout相连；输出电容Cout连接在输出电感Lout与输出地之间。

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