專利名稱：帶rcd鉗位電路零電壓轉(zhuǎn)換有源軟開(kāi)關(guān)校正電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無(wú)橋功率因數(shù)校正電路，尤其是一種帶RCD鉗位電路的帶 RCD鉗位電路零電壓轉(zhuǎn)換有源軟開(kāi)關(guān)校正電路。
背景技術(shù)：
無(wú)橋功率因數(shù)校正(無(wú)橋BOOST PFC)電路相對(duì)于傳統(tǒng)功率因數(shù)校正(BOOST PFC) 電路，由于省略了輸入整流橋，大幅降低了導(dǎo)通損耗，效率得以提升約1 2%。特別是無(wú)橋 BOOST PFC電路改進(jìn)拓?fù)洹滦碗p電感無(wú)橋功率因數(shù)校正OndDual Boost PFC)電路，很好解決了無(wú)橋BOOST PFC電路中功率地電平相對(duì)于大地引起的共模電流造成的電磁干擾這一缺陷，使得無(wú)橋BOOST PFC電路擺脫了以前僅僅在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行理論研究的情況，具有了工業(yè)應(yīng)用的前景。圖1為一個(gè)2nd Dual Boost PFC電路，所述電路包括第一二極管D1、第二二極管D2、 第三二極管Da和第四二極管Db，第一主功率開(kāi)關(guān)管S1、第二主功率開(kāi)關(guān)管S2,電路中第一二極管D1共陽(yáng)極接第一主功率開(kāi)關(guān)管S1的漏極，第二二極管&接第二主功率開(kāi)關(guān)管&的漏極，其共陰極接濾波電容Ctl 一端；輸入交流電源Us 一端接第一升壓電感L1和第三二極管Da 共陰極、另一端接第二升壓電感L2和第四二極管Db共陰極；第三二極管Da共陽(yáng)極、第四二極管Db共陽(yáng)極、第一主功率開(kāi)關(guān)管S1的源極和第二主功率開(kāi)關(guān)管&的源極連接到濾波電容Ctl另一端。負(fù)載Rtl并接于濾波電容Ctl兩端。其工作過(guò)程是以輸入電源電壓的正半周為例，在圖1所示電路電感電流連續(xù)時(shí)有兩種工作模式，分別如圖2 (a)、圖2 (b)所示，當(dāng)?shù)谝恢鞴β书_(kāi)關(guān)管S1導(dǎo)通時(shí)，電源電流通過(guò)第一升壓電感L1、第一主功率開(kāi)關(guān)管S1和第四二極管Db構(gòu)成回路，第一升壓電感L1儲(chǔ)能， 電感電流iu線性增長(zhǎng)，見(jiàn)圖2(a)；當(dāng)?shù)谝恢鞴β书_(kāi)關(guān)管S1截止時(shí)，電源電流通過(guò)第一升壓電感L1、第一二極管D1、第四二極管Db、濾波電容Ctl和負(fù)載Rtl構(gòu)成回路，電源電流和第一升壓電感L1的儲(chǔ)能電流向?yàn)V波電容Ctl和負(fù)載Rtl放電。輸入電源電壓的負(fù)半周工作模式如圖 2(c)、圖 2(d)所示。2nd Dual Boost PFC電路降低了功率因數(shù)校正電路導(dǎo)通損耗與共模電流造成的電磁干擾，但未解決開(kāi)關(guān)損耗問(wèn)題，降低開(kāi)關(guān)損耗的重要措施是軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，其中零電壓轉(zhuǎn)換 (ZVT)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是最重要的方法之一。本實(shí)用新型即為采用零電壓轉(zhuǎn)換(ZVT)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的無(wú)橋BOOST PFC電路。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種帶RCD鉗位電路零電壓轉(zhuǎn)換有源軟開(kāi)關(guān)校正電路，該電路增加一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，克服現(xiàn)有技術(shù)中開(kāi)關(guān)管與二極管通態(tài)損耗大，整機(jī)效率不高的問(wèn)題。。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種帶RCD鉗位電路零電壓轉(zhuǎn)換有源軟開(kāi)關(guān)校正電路，該電路包括2nd Dual Boost PFC電路和一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，所述2ndDual Boost PFC電路包括第一二極管、第二二極管、第七二極管和第八二極管，第一主功率開(kāi)關(guān)管、第二主功率開(kāi)關(guān)管，電路中第一二極管共陽(yáng)極接第一主功率開(kāi)關(guān)管的漏極，第二二極管接第二主功率開(kāi)關(guān)管的漏極；輸入交流電源一端接第一升壓電感和第七二極管共陰極、另一端接第二升壓電感和第八二極管共陰極。所述輔助開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括輔助開(kāi)關(guān)管、自耦變壓器、諧振電感、第一諧振電容、第二諧振電容、第三諧振電容、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第六二極管、第九二極管、 第十二極管和第十一二極管。第九二極管、第十二極管反并聯(lián)于兩個(gè)主功率開(kāi)關(guān)管兩端，第一諧振電容、第二諧振電容和第三諧振電容并聯(lián)于兩個(gè)主功率開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管兩端； 第三二極管、第四二極管共陽(yáng)極接于輸入交流電源兩端，第三二極管、第四二極管共陰極接于諧振電感一端；諧振電感另一端接于自耦變壓器公共繞組同名輸入端，公共繞組同名輸入端與串聯(lián)繞組非同名輸入端短接；變壓器公共繞組非同名輸出端接輔助開(kāi)關(guān)管漏極和第六二極管的共陽(yáng)極，變壓器串聯(lián)繞組同名輸出端接第五二極管的共陽(yáng)極；第六二極管與鉗位電阻、鉗位電容一起組成一個(gè)RC鉗位電路，鉗位電阻并聯(lián)于鉗位電容兩端，其一端接于第六二極管的共陰極，另一端接于第五二極管的共陽(yáng)極。第一二極管、第二二極管和第五二極管共陰極接到濾波電容一端；第七二極管、第八二極管、第九二極管、第十二極管和第十一二極管的共陽(yáng)極，第一主功率開(kāi)關(guān)管、第二主功率開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的源極，第一諧振電容、第二諧振電容和第三諧振電容的一端一起連接到濾波電容另一端；負(fù)載并接于濾波電容兩端。本電路中所述的諧振電容可以是所述主開(kāi)關(guān)管的寄生電容；本電路中所述的第三二極管、第四二極管和第十一二極管可以是所述主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的體二極管；本發(fā)明電路中所述的其余二極管均為快速回復(fù)二極管；本發(fā)明電路中所述的變壓器 ；可以為普通變壓器或自耦變壓器，對(duì)于普通變壓器來(lái)說(shuō)，其原方與副方同名端需要短接；本發(fā)明電路中所述的諧振電感Lr可以為變壓器Tr等效漏感，激磁電感可以為變壓器Tr副方等效激磁電感。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于由于主開(kāi)管實(shí)現(xiàn)了 ZVT開(kāi)通，升壓二極管為零電流關(guān)斷， 兩主功率開(kāi)關(guān)管的電壓與電流應(yīng)力沒(méi)有增加，因此電路的通態(tài)損耗減小，整機(jī)效率得以提
尚ο

圖1是一個(gè)2nd Dual Boost PFC電路原理圖；圖2是2nd Dual Boost PFC電路的五種工作模式圖；圖3是本實(shí)用新型電路原理圖；圖4是本實(shí)用新型電路在一個(gè)周期內(nèi)的工作原理圖；圖5(a)——圖5(k)是本實(shí)用新型電路在一個(gè)周期內(nèi)的十一種工作模態(tài)；以輸入交流電源Us正半波為例，所述的零電壓轉(zhuǎn)換軟開(kāi)關(guān)無(wú)橋功率因數(shù)校正電路在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的工作時(shí)序如圖4所示，圖4(a)為主功率開(kāi)關(guān)管S1的柵極驅(qū)動(dòng)電壓，圖 4(b)為輔助開(kāi)關(guān)管民的柵極驅(qū)動(dòng)電壓，圖4(c)為主功率開(kāi)關(guān)管S1的漏極和源極之間的電壓，圖4(d)為主功率開(kāi)關(guān)管S1W電流波形，圖4(e)為升壓二極管D1兩端電壓波形圖，4(f) 為升壓二極管D1的電流波形圖，圖4(g)為輔助開(kāi)關(guān)管民的電流波形圖，圖4(h)為諧振電感k的電流波形圖，圖4(i)為自耦變壓器 ；等效激磁電流、的波形，圖4(g)為流過(guò)第六二極管D。的電流波形。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)有十一種工作模態(tài)模態(tài)1 (t1Q tQ)，如圖 5 (a)在、之前的時(shí)刻，軟開(kāi)關(guān)未工作，S1, S2, Sr均關(guān)斷，升壓二極管D1導(dǎo)通，Iu電流環(huán)路如圖5(a)所示。同時(shí)部分電流通過(guò)D3、L,、T,和IV流入負(fù)載。在此模態(tài)下，iD1 = Iu，vsl =V模態(tài)2 (t0 、)，如圖 5 (b)在t0時(shí)刻，Sr開(kāi)通，由于有Lr的存在，Sr是ZCS開(kāi)通。在此模態(tài)下iLr線性增加， iLr流入D3、Lr和 ；的Np線圈，在Ns上產(chǎn)生電流iD5，二極管D5開(kāi)通，iD5流入N0。在此模態(tài) T,Sr開(kāi)通使得 ；的Ns線圈兩端電壓為Vtl，激磁電流、通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)管民開(kāi)始線性增長(zhǎng)； 隨著iLr線性增加，iD1減小，iD5線性增長(zhǎng)。當(dāng)iLr增加到Ili時(shí)，此模態(tài)時(shí)刻結(jié)束，iD1 = 0， 此時(shí)D1是軟關(guān)斷。模態(tài)3 U1 t2)，如圖 5 (C)在、時(shí)刻，D1關(guān)斷，在此模態(tài)下，Sr繼續(xù)導(dǎo)通，Lr與Csi開(kāi)始諧振，vcsl (、) = V0, Csi 放電，vsl減小，Lr充電，ILr繼續(xù)增大；iD5同時(shí)線性增長(zhǎng)，激磁電流、也通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)管民繼續(xù)線性增長(zhǎng)。模態(tài)4 (t2 t3)，如圖 5 (d)在t2時(shí)亥lj，vsl = 0，此時(shí)主開(kāi)關(guān)管S1體二極管Dsi開(kāi)通，、開(kāi)始線性減小，iD5隨之線性減小，isl開(kāi)始線性增加，當(dāng)isl從負(fù)值增加到零時(shí)，此模態(tài)結(jié)束。在此模態(tài)下開(kāi)通主開(kāi)關(guān)管S1, Vsi = O且isl = 0，主開(kāi)關(guān)管3工是ZVS與ZCS開(kāi)通。激磁電流、仍然通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)管民線性增長(zhǎng)。模態(tài)5 (t3 t4)，如圖 5 (e)在、時(shí)刻，isl = 0，S1已開(kāi)通，在此模態(tài)下，、繼續(xù)線性減小，由于D5導(dǎo)通，vNP =-η、。在此模態(tài)下，存儲(chǔ)在k中的能量線性減小，被釋放到Vtl中，激磁電流、通過(guò)民繼續(xù)線性增加。當(dāng)、減小到近似為0時(shí)，本模態(tài)結(jié)束。模態(tài)6 (t4 t5)，如圖 5 (f)在t4時(shí)刻，當(dāng)、近似為0，在此模態(tài)下，激磁電流、通過(guò)Sr繼續(xù)增加，由于、遠(yuǎn)小于負(fù)載電流，在此模態(tài)下關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管、isr ^ 0，Sr近似ZCS關(guān)斷。模態(tài)7 (t5 t6)，如圖 5 (g)在、時(shí)刻，民關(guān)斷，在此模態(tài)下，激磁電流、通過(guò)D。流入V。。、線性減小，當(dāng)、 =0時(shí)，本模態(tài)結(jié)束。模態(tài)8 (t6 t7)，如圖 5 (h)在t6時(shí)刻，iLffl = 0，在此模態(tài)下，ZVT輔助電路停止工作，主開(kāi)關(guān)管S1仍然開(kāi)通，無(wú)橋PFC電路繼續(xù)工作。模態(tài)9 (t7 t8)，如圖5⑴在〖7時(shí)刻，ita = 0，在此模態(tài)下，S1關(guān)斷。輸入電流Iu給諧振電容Csi和Cto充電，當(dāng)Vsi = V0時(shí)，升壓二極管D1導(dǎo)通，本模態(tài)結(jié)束。模態(tài)10 (t8 t9)，如圖 5 (j)在t8時(shí)刻，vsl = V0,升壓二極管D1導(dǎo)通，Ili繼續(xù)給諧振電容充電。Dc和D5導(dǎo)通，當(dāng)I = V0+Vc時(shí)，本模態(tài)結(jié)束。模態(tài)ll(t9~ t10)，如圖 5 (k)在t9時(shí)亥lj，Vsi = K+V。，此時(shí)，iLr線性衰減，存儲(chǔ)在Lr中的能量通過(guò)自耦變壓器 ； 釋放到負(fù)載中，當(dāng)、=0且= V0時(shí)，本模態(tài)結(jié)束。
具體實(shí)施方式
一種帶RCD鉗位電路零電壓轉(zhuǎn)換有源軟開(kāi)關(guān)校正電路，電路包括2nd Dual Boost PFC電路和一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，所述2nd Dual Boost PFC電路包括第一二極管D1、第二二極管D2、第七二極管Da和第八二極管Db，第一主功率開(kāi)關(guān)管S1、第二主功率開(kāi)關(guān)管S2,電路中第一二極管D1共陽(yáng)極接第一主功率開(kāi)關(guān)管S1的漏極，第二二極管&接第二主功率開(kāi)關(guān)管& 的漏極；輸入交流電源Us 一端接第一升壓電感L1和第七二極管共陰極Da、另一端接第二升壓電感L2和第四二極管Db共陰極。所述輔助開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括輔助開(kāi)關(guān)管民、自耦變壓器 ；、 諧振電感L,、第一諧振電容Csi、第二諧振電容Cs2、第三諧振電容Cs,、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D。、第九二極管Dsi、第十二極管Ds2和第十一二極管Dto。 第九二極管Dsi、第十二極管Ds2和第十一二極管Dto反并聯(lián)于兩個(gè)主功率開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管兩端，第一諧振電容Csi、第二諧振電容Cs2和第三諧振電容并聯(lián)于兩個(gè)主功率開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管兩端；第三二極管D3、第四二極管D4共陽(yáng)極接于輸入交流電源兩端第三二極管D3、第四二極管D4共陰極接于諧振電感k 一端；諧振電感(L》另一端接于自耦變壓器 (Tr)公共繞組同名輸入端，公共繞組同名輸入端與串聯(lián)繞組非同名輸入端短接；變壓器公共繞組非同名輸出端接輔助開(kāi)關(guān)管( )漏極和第六二極管(D。)的共陽(yáng)極，變壓器串聯(lián)繞組同名輸出端接第五二極管(D5)的共陽(yáng)極；第六二極管(D。)與鉗位電阻(R。)、鉗位電容(C。) 一起組成一個(gè)RC鉗位電路，鉗位電阻(R。)并聯(lián)于鉗位電容(C。)兩端，其一端接于第六二極管(D。)的共陰極，另一端接于第五二極管(D5)的共陽(yáng)極。第五二極管(D5)的共陽(yáng)極接到濾波電容一端；輔助開(kāi)關(guān)管(S》源極、第九二極管(Dsi)、第十二極管(Ds2)和第十一二極管 (Dsr)的共陽(yáng)極，第一諧振電容(Csi)、第二諧振電容(Cs2)和第三諧振電容(Cs3)的一端一起連接到濾波電容(Ctl)另一端；負(fù)載并接于濾波電容(Ctl)兩端。本發(fā)明電路所述的第一諧振電容Csi、第二諧振電容Cs2和第三諧振電容(Cs3)可以是所述主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的寄生電容；本發(fā)明電路中所述的第九二極管Dsi、第十二極管Ds2和第十一二極管Dto可以是所述主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管的體二極管；本發(fā)明電路中所述的其余二極管均為快速回復(fù)二極管；本發(fā)明電路中所述的變壓器 ；可以為自耦變壓器，諧振電感k可以為變壓器 ；等效漏感，激磁電感可以為變壓器 ；等效激磁電感。
權(quán)利要求1.一種帶RCD鉗位電路零電壓轉(zhuǎn)換有源軟開(kāi)關(guān)校正電路，其特征在于該電路包括 2ndDual Boost PFC電路和一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，所述2nd Dual Boost PFC電路包括第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第七二極管(Da)和第八二極管(Db)，第一主功率開(kāi)關(guān)管(S1)、第二主功率開(kāi)關(guān)管(S2)，電路中第一二極管(D1)共陽(yáng)極接第一主功率開(kāi)關(guān)管(S1)的漏極，第二二極管(D2)接第二主功率開(kāi)關(guān)管(S2)的漏極；輸入交流電源(Us) —端接第一升壓電感 (L1)和第七二極管(Da)共陰極、另一端接第二升壓電感(L2)和第四二極管(Db)共陰極，第一二極管(D1)、第二二極管(D2)共陰極接到濾波電容一端；第七二極管(Da)、第八二極管 (Db)、第一主功率開(kāi)關(guān)管(S1)和第二主功率開(kāi)關(guān)管(S2)的源極連接到濾波電容(Ctl)另一端；負(fù)載并接于濾波電容(Ctl)兩端；所述輔助開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括輔助開(kāi)關(guān)管(S》、自耦變壓器 O；)、諧振電感(L,)、第一諧振電容(Csi)、第二諧振電容(Cs2)、第三諧振電容(Cs3)、第三二極管(D3)、第四二極管(D4)、第五二極管(D5)、第六二極管(D。)、第九二極管(Dsi)、第十二極管(Ds2)和第十一二極管(Dto)；第九二極管(Dsi)、第十二極管(Ds2)反并聯(lián)于兩個(gè)主功率開(kāi)關(guān)管兩端；第一諧振電容(Csi)、第二諧振電容(Cs2)和第三諧振電容(Cs3)并聯(lián)于兩個(gè)主功率開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管兩端；第三二極管(D3)、第四二極管(D4)共陽(yáng)極接于輸入交流電源 (Us)兩端，第三二極管(D3)、第四二極管(D4)共陰極接于諧振電感(Lr) 一端；諧振電感(Lr) 另一端接于自耦變壓器O；)公共繞組同名輸入端，公共繞組同名輸入端與串聯(lián)繞組非同名輸入端短接，變壓器公共繞組非同名輸出端接輔助開(kāi)關(guān)管(S》漏極和第六二極管(D。)的共陽(yáng)極，變壓器串聯(lián)繞組同名輸出端接第五二極管(D5)的共陽(yáng)極；第六二極管(D。)與鉗位電阻(R。)、鉗位電容(C。)一起組成一個(gè)RC鉗位電路，鉗位電阻(R。)并聯(lián)于鉗位電容(C。)兩端，其一端接于第六二極管(D。)的共陰極，另一端接于第五二極管(D5)的共陽(yáng)極；第五二極管(D5)共陰極接到濾波電容一端；輔助開(kāi)關(guān)管(S》源極、第九二極管(Dsi)、第十二極管 (Ds2)和第十一二極管(Dto)的共陽(yáng)極，第一諧振電容(Csi)、第二諧振電容(Cs2)和第三諧振電容(Cs3)的一端一起連接到濾波電容(Ctl)另一端；負(fù)載并接于濾波電容(Ctl)兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶RCD鉗位電路零電壓轉(zhuǎn)換有源軟開(kāi)關(guān)校正電路，其特征在于 第九二極管(Dsi)、第十二極管(Ds2)和第十一二極管(Dto)可以是所述第一主功率開(kāi)關(guān)管餌)、第二主功率開(kāi)關(guān)管(S2)和輔助開(kāi)關(guān)管(S》的體二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶RCD鉗位電路零電壓轉(zhuǎn)換有源軟開(kāi)關(guān)校正電路，其特征在于 第一諧振電容(Csi)、第二諧振電容(Cs2)可以是所述第一主功率開(kāi)關(guān)管(S1)和第二主功率開(kāi)關(guān)管(S2)的寄生電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶RCD鉗位電路零電壓轉(zhuǎn)換有源軟開(kāi)關(guān)校正電路，其特征在于 變壓器(Tr)可以是自耦變壓器；諧振電感(Lr)可以為自耦變壓器(Tr)的等效漏感，激磁電感(Lm)可以為自耦變壓器(Tr)等效激磁電感。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶RCD鉗位電路零電壓轉(zhuǎn)換有源軟開(kāi)關(guān)校正電路，其特征在于 電路中所述的其余二極管均為快速回復(fù)二極管。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種帶RCD鉗位電路零電壓轉(zhuǎn)換有源軟開(kāi)關(guān)校正電路，其特征在于該電路包括2nd Dual Boost PFC電路和一個(gè)輔助開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于由于主開(kāi)管實(shí)現(xiàn)了ZVT開(kāi)通，升壓二極管為零電流關(guān)斷，兩主功率開(kāi)關(guān)管的電壓與電流應(yīng)力沒(méi)有增加，因此電路的通態(tài)損耗減小，整機(jī)效率得以提高。
文檔編號(hào)H02M1/42GK202034900SQ20112009132
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者劉永士, 曾昭舜 申請(qǐng)人:武漢誠(chéng)銳電器有限公司