專利名稱：一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種直流-直流變換器或者直流-交流變換器的軟開關(guān)電路，尤其涉及一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路。
背景技術(shù)：
直流-直流(DC-DC)變換或直流-交流(DC-AC)變換器，由電子開關(guān)元件控制整體電路的動作；變換器常用到的開關(guān)元件有絕緣柵極雙極性晶體管(IGBT)、功率金屬氧化物半導體場效用晶體管(MOSFET)、可關(guān)斷晶閘管(GTO)、電力晶體管(GTR或BJT)，晶閘管(可控硅SCR)等。變換器按其拓撲結(jié)構(gòu)分為半橋、全橋式變換器；按其輸出可分為直流-直流(DC-DC)變換、直流-交流(DC-AC)變換器；按其切換方式可分為硬式切換(Hard Switching，硬開關(guān))、柔性切換(Soft Switching，軟開關(guān))。一般變換器采用傳統(tǒng)硬切換(Hard Switching)方式，因此若操作頻率增加時，開關(guān)元件在導通和截止時的切換損耗也隨著增加，除了造成能量的損失外也使開關(guān)元件的溫度升高，可能造成電子開關(guān)元件損壞。開關(guān)元件硬切換(Hard Switching)動作也會產(chǎn)生電壓、電流突波，使電路元件硬的應力增加，亦成為電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)的來源。柔性切換(Soft Switching)是目前運用直流-直流(DC-DC) 變換或直流-交流(DC-AC)變換器的一種技術(shù)，柔性切換技術(shù)一般可分為零電壓切換Gero Voltage Switching, ZVS)及零電流切換(Zero Current Switching, ZCS)兩種方式，利用柔性切換技術(shù)用來減少開關(guān)元件切換過程中電壓與電流的重疊時間，改善開關(guān)元件的切換損耗和電磁干擾問題。柔性切換，一般要求電路工作在諧振或準諧振狀態(tài)。目前電路諧振跟蹤一般采用 PLL跟蹤。鎖相環(huán)(PLL，Phase-Locked Loop的簡稱)，是一種反饋控制電路，利用外部輸入的參考信號控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號的頻率和相位。因鎖相環(huán)可以實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)在工作的過程中，當輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來。鎖相環(huán)通常由鑒相器(PD，Phase Detector)、環(huán)路濾波器(LF, Loop Filter)和壓控振蕩器(VC0, Voltage Controlled Oscillator)三部分組成。鎖相環(huán)中的鑒相器又稱為相位比較器，它的作用是檢測輸入信號和輸出信號的相位差，并將檢測出的相位差信號轉(zhuǎn)換成uD (t)電壓信號輸出，該信號經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓uC (t)，對振蕩器輸出信號的頻率實施控制。諧振槽路，是指調(diào)A回路或諧振回路，在含有電容和電感的電路中，如果電容和電感并聯(lián)，可能出現(xiàn)在某個很小的時間段內(nèi)電容的電壓逐漸升高，而電流卻逐漸減少；與此同時電感的電流卻逐漸增加，電感的電壓卻逐漸降低。而在另一個很小的時間段內(nèi)電容的電壓逐漸降低，而電流卻逐漸增加；與此同時電感的電流卻逐漸減少，電感的電壓卻逐漸升高。電壓的增加可以達到一個正的最大值，電壓的降低也可達到一個負的最大值，同樣電流的方向在這個過程中也會發(fā)生正負方向的變化，此時我們稱為電路發(fā)生電的振蕩。電路振蕩現(xiàn)象可能逐漸消失，也可能持續(xù)不變地維持著。當振蕩持續(xù)維持時，我們稱之為等幅振蕩，也稱為諧振。由于諧振槽路參數(shù)的變化，常常導致電路工作出現(xiàn)硬切換，電磁干擾加劇，同時導致電子開關(guān)元件切換損耗加大，造成電子開關(guān)元件溫度過高，有可能造成電子開關(guān)元件損壞。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的直流-直流(DC-DC)變換或直流-交流(DC-AC)變換器柔性切換的不足，本實用新型提供了一種柔性開關(guān)電路，能自動跟蹤諧振槽路參數(shù)變化，使電子開關(guān)元件始終實現(xiàn)柔性切換。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型通過下述技術(shù)方案得以解決一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路，包括整流電路和高頻逆變輸出電路，整流電路將三相交流電轉(zhuǎn)換成直流，以便進行高頻逆變；高頻逆變輸出電路完成直流到交流的逆變；所述的高頻逆變輸出電路上連有電流或電壓信號檢測傳感器。作為優(yōu)選，所述的電流或電壓信號檢測傳感器BL上連有過流檢測電路，過流檢測電路由比較器組成。 作為優(yōu)選，所述的過流檢測電路上連有信號整形電路和驅(qū)動信號合成電路，信號整形電路由比較器組成，驅(qū)動信號合成電路由D觸發(fā)器組成。作為優(yōu)選，所述的驅(qū)動信號合成電路上連有死區(qū)保護電路，使功率器件開關(guān)轉(zhuǎn)換時形成死區(qū)保護。作為優(yōu)選，所述的死區(qū)保護電路上連有驅(qū)動保護電路，保護全橋功率器件橋臂同一側(cè)的兩個器件不會直通。作為優(yōu)選，所述的整流電路上連有穩(wěn)壓電源，為線路各部分提供各種所需要的電壓源。作為優(yōu)選，所述的整流電路由三相全橋和濾波電容組成。作為優(yōu)選，所述的高頻逆變輸出電路，由光電耦合、功率全橋、輸出電容和負載電感組成，功率全橋交替導通，完成直流到交流的逆變。由于功率全橋在高壓電路部分，驅(qū)動信號由光電耦合電路隔離驅(qū)動。本實用新型克服了現(xiàn)有的直流-直流(DC-DC)變換或直流-交流(DC-AC)變換器柔性切換的不足，能自動跟蹤諧振槽路參數(shù)變化，使電子開關(guān)元件始終實現(xiàn)柔性切換。

圖1為本實用新型所述的一較佳實施例的一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)簡圖；圖2為本實用新型所述的一較佳實施例的過流檢測電路的電路示意圖；圖3為本實用新型所述的一較佳實施例的信號整形電路和驅(qū)動信號合成電路的電路示意圖；圖4為本實用新型所述的一較佳實施例的死區(qū)保護電路和驅(qū)動保護電路的電路示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖1至4與實施例對本實用新型作進一步詳細描述。 實施例一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路，如圖1至4所示包括整流電路2和高頻逆變輸出電路3，整流電路2將50hz三相交流電轉(zhuǎn)換成直流，然后經(jīng)高頻逆變輸出電路 3完成直流逆變到20-40Khz高頻交流。整流電路2上連有穩(wěn)壓電源1，為線路各部分提供各種所需要的電壓源。高頻逆變輸出電路3上連有電流或電壓信號檢測傳感器4，電流或電壓信號檢測傳感器4上連有過流檢測電路5，電流或電壓信號檢測傳感器4檢測到20-40Khz 高頻交流的電流或電壓信號，并將這個信號輸入到過流檢測電路5，過流檢測電路5上連有信號整形電路6和驅(qū)動信號合成電路7，當電路電流大于一定值時，封鎖驅(qū)動信號，電路停止工作。驅(qū)動信號合成電路7上連有死區(qū)保護電路8，使功率器件開關(guān)轉(zhuǎn)換時形成死區(qū)保護。死區(qū)保護電路8上連有驅(qū)動保護電路9，保護全橋功率器件橋臂同一側(cè)的兩個器件不會直通。在圖2中，過流檢測電路5由比較器ula、ulb組成，R21、R23串聯(lián)接到正電壓vcc， R21、R23起分壓作用，將比較器ula的參考電位端設置成合適的電壓，電流或電壓信號檢測傳感器4信號連接到比較器的信號輸入端，當電路電流大于一定值時，與門u4d輸出地電平，封鎖驅(qū)動信號，電路停止工作。R25、R26串聯(lián)到負電壓vss，R25.R26起分壓作用，將比較器ulb的參考電位端設置成合適的電壓，電流或電壓信號檢測傳感器4信號連接到比較器的信號輸入端，當電路電流大于一定值時，u4d輸出地電平，封鎖驅(qū)動信號，電路停止工作。在圖3中，信號整形電路6由比較器組成，R27、I^9串聯(lián)接到正電壓vcc，R27、R29 起分壓作用，將比較器ulc的參考電位端設置成合適的電壓，R30、R32串聯(lián)接到負電壓 VSS，R30、R32起到分壓作用，將比較器uld的參考電位端設置成合適的電壓，電流或電壓信號檢測傳感器4連接到比較器的信號輸入端，比較器將交變的信號變換成高低脈沖信號。 該信號連到驅(qū)動信號合成電路7。驅(qū)動信號合成電路7由兩個D觸發(fā)器u2a、u2b構(gòu)成。在圖4中，死區(qū)保護電路8，由電阻電容構(gòu)成rc延時電路，到與門的輸入端。R33、 C2和R34、C3參數(shù)的不同，可以使與門u3a輸出低電平比輸出高電平延時時間長。使功率器件開關(guān)轉(zhuǎn)換時形成死區(qū)保護。與門U!3b為另一路功率器件開關(guān)轉(zhuǎn)換時形成死區(qū)保護電路 8。驅(qū)動保護電路8由3個與門Ma、u4b、Mc和一個反門ufe組成。保證驅(qū)動信號a、b不會同時為高電平。保護全橋功率器件橋臂同一側(cè)的兩個器件不會直通?？傊?，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路，包括整流電路(2)和高頻逆變輸出電路(3 )，整流電路(2 )將三相交流電轉(zhuǎn)換成直流，以便進行高頻逆變；高頻逆變輸出電路(3 ) 完成直流到交流的逆變；其特征在于所述的高頻逆變輸出電路(3)上連有電流或電壓信號檢測傳感器(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路，其特征在于 所述的電流或電壓信號檢測傳感器(4 )上連有過流檢測電路(5 )，過流檢測電路(5 )由比較器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路，其特征在于 所述的過流檢測電路(5)上連有信號整形電路(6)和驅(qū)動信號合成電路(7)，信號整形電路 (6)由比較器組成，驅(qū)動信號合成電路(7)由D觸發(fā)器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路，其特征在于 所述的驅(qū)動信號合成電路(7)上連有死區(qū)保護電路(8)，使功率器件開關(guān)轉(zhuǎn)換時形成死區(qū)保護。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路，其特征在于 所述的死區(qū)保護電路(8)上連有驅(qū)動保護電路(9)，保護全橋功率器件橋臂同一側(cè)的兩個器件不會直通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路，其特征在于 所述的整流電路(2)上連有穩(wěn)壓電源(1)，為線路各部分提供各種所需要的電壓源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路，其特征在于 所述的整流電路(2)由三相全橋和濾波電容組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路，其特征在于 所述的高頻逆變輸出電路(3)，由光電耦合、功率全橋、輸出電容和負載電感組成，功率全橋交替導通，完成直流到交流的逆變。
專利摘要本實用新型涉及一種直流-直流變換器或者直流-交流變換器的軟開關(guān)電路，尤其涉及一種適應諧振槽路參數(shù)變化的柔性開關(guān)電路，包括穩(wěn)壓電源(1)、整流電路(2)、高頻逆變輸出電路(3)、電流或電壓信號檢測傳感器(4)、過流檢測電路(5)、信號整形電路(6)、驅(qū)動信號合成電路(7)、死區(qū)保護電路(8)和驅(qū)動保護電路(9)，能自動跟蹤諧振槽路參數(shù)變化，使電子開關(guān)元件始終實現(xiàn)柔性切換。
文檔編號H02M1/00GK202276279SQ20112038814
公開日2012年6月13日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者吳希寬 申請人:浙江盾翔節(jié)能科技有限公司