一種pfc軟開(kāi)關(guān)電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種PFC軟開(kāi)關(guān)電路,包括BOOST電路中的開(kāi)關(guān)SW4和續(xù)流二極管D1;還包括電感L2、電容C1、電容C2、二極管D2、二極管D3和二極管D4,由電容C1和二極管D2同向串聯(lián)而成的支路,同向并聯(lián)在所述續(xù)流二極管D1的兩端;所述電感L2的一端接于電容C1的正極,電感L2的另一端接于所述開(kāi)關(guān)SW4的正極;電容C2的一端和二極管D3的正極同向串接為支路后,二極管D3的負(fù)極接于電容C1和二極管D2之間,電容C2的另一端接于所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極;所述二極管D4的正極接于電感L2和所述開(kāi)關(guān)SW4之間,所述二極管D4的負(fù)極接于電容C2和二極管D3之間。無(wú)需復(fù)雜的控制技術(shù)、也不需要輔助的IGBT、實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單有效,且從輕載到重載都能有效作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種PFC軟開(kāi)關(guān)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及BOOST電路配套電路領(lǐng)域,特別是一種PFC軟開(kāi)關(guān)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]BOOST電路是一種開(kāi)關(guān)直流升壓電路,其主要應(yīng)用在電力電子技術(shù)、開(kāi)關(guān)電源技術(shù)、新能源技術(shù)等領(lǐng)域。目前,BOOST電路基本采用先對(duì)電感充電然后將電感存儲(chǔ)的能量釋放給電容的方案以實(shí)現(xiàn)電壓的提升,但由于開(kāi)關(guān)器件的損耗高,而且發(fā)熱量較大,造成電路轉(zhuǎn)換效率低,電路壽命短。
[0003]軟開(kāi)關(guān):軟開(kāi)關(guān)英文名稱“soft switching”,即通過(guò)合理的電路設(shè)計(jì),使開(kāi)關(guān)器件在開(kāi)通與關(guān)斷瞬態(tài),處于零電壓/零電流開(kāi)通/關(guān)斷狀態(tài),以此來(lái)降低開(kāi)關(guān)器件的損耗,提高系統(tǒng)效率,同時(shí)降低器件開(kāi)關(guān)瞬態(tài)承受應(yīng)力,增加系統(tǒng)可靠性。
[0004]晶體管作為開(kāi)關(guān)器件的應(yīng)用在當(dāng)下電子產(chǎn)品中已越來(lái)越廣泛,同時(shí),隨著科技日新月異的變化以及人類(lèi)文明的發(fā)展,節(jié)能環(huán)保已經(jīng)是整個(gè)社會(huì)環(huán)境發(fā)展下的必然趨勢(shì)。作為電力電子方面的關(guān)鍵技術(shù)各種“軟開(kāi)關(guān)”電路,由于具有更高效率,開(kāi)關(guān)應(yīng)力更小,溫升更小等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)在許多晶體管開(kāi)關(guān)電路中使用?,F(xiàn)有一些針對(duì)BOOST升壓電路架構(gòu)設(shè)計(jì)的“軟開(kāi)關(guān)”通常采用輔助晶體管電路的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),這種“軟開(kāi)關(guān)”電路由于增加輔助晶體管,必需要有驅(qū)動(dòng)電路,并且占用控制芯片的1/0接口,同時(shí)增加了控制的難度,當(dāng)1/0接口不夠時(shí)可能需要選用成本更高的芯片,具有一定的局限性,實(shí)現(xiàn)方式較復(fù)雜。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述缺陷,本實(shí)用新型的目的在于提出實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)器件的零電壓開(kāi)通、續(xù)流二極管的零電流關(guān)斷以及降低開(kāi)關(guān)管關(guān)斷應(yīng)力,無(wú)需采用復(fù)雜的控制技術(shù),設(shè)計(jì)新穎,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,并能有效提高系統(tǒng)效率及穩(wěn)定性。
[0006]為達(dá)此目的,本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種PFC軟開(kāi)關(guān)電路,包括BOOST電路中的開(kāi)關(guān)SW4和續(xù)流二極管Dl;還包括電感L2、電容Cl、電容C2、二極管D2、二極管D3和二極管D4,由電容Cl和二極管D2同向串聯(lián)而成的支路,同向并聯(lián)在所述續(xù)流二極管Dl的兩端;
[0008]所述電感L2的一端接于電容Cl的一端,電感L2的另一端接于所述開(kāi)關(guān)SW4的正極;
[0009]電容C2的一端和二極管D3的正極同向串接為支路后,二極管D3的負(fù)極接于電容Cl和二極管D2之間,電容C2的另一端接于所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極;
[0010]所述二極管D4的正極接于電感L2和所述開(kāi)關(guān)SW4之間,所述二極管D4的負(fù)極接于電容C2和二極管D3之間。
[0011]優(yōu)選的,還包括輸入電源VCC和電感LI,所述輸入電源VCC的正極與電感LI的一端連接,電感LI的另一端與所述續(xù)流二極管Dl的陽(yáng)極連接,所述輸入電源VCC的負(fù)極與所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極連接;
[0012]還包括濾波電解電容C3和電阻R5,所述濾波電解電容C3的正極接于所述二極管D2的負(fù)極,所述濾波電解電容C3的負(fù)極接于所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極;所述電阻R5的一端接于所述續(xù)流二極管Dl的陰極,所述電阻R5的另一端接于所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極。
[0013]優(yōu)選的,所述電感L2的感值顯著小于電感LI的感值,S卩L2〈〈L1。
[0014]優(yōu)選的,所述濾波電解電容C3的容值顯著大于電容CI和電容C2的容值,S卩,C3>>Cl,C3?C2o
[0015]優(yōu)選的,所述開(kāi)關(guān)SW4為開(kāi)關(guān)元件或晶體管器件。
[0016]針對(duì)現(xiàn)有的一些“軟開(kāi)關(guān)”電路控制復(fù)雜,不易實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題,本專(zhuān)利采用一種全新的方式,通過(guò)電感電容的特性以及二極管反向截止功能來(lái)實(shí)現(xiàn)BOOST電路“軟開(kāi)關(guān)”功能,減少了控制的復(fù)雜性,同時(shí)提高了穩(wěn)定性,本專(zhuān)利通過(guò)簡(jiǎn)單電路實(shí)現(xiàn)BOOST電路中晶體管的“軟開(kāi)關(guān)”功能,具有功耗低,效率高、簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn),不用復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路,也不用輔助晶體管,并聯(lián)于主電路當(dāng)中,從輕載到重載都能實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)功能,具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、無(wú)需復(fù)雜的控制技術(shù)、也不需要輔助的IGBT、實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單有效,且從輕載到重載都能有效作用;
[0018]2、能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管及續(xù)流二極管的軟開(kāi)關(guān)、有效提高系統(tǒng)效率;
[0019]3、降低開(kāi)關(guān)管及續(xù)流二極管的關(guān)斷應(yīng)力,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型中開(kāi)關(guān)SW4開(kāi)通瞬間時(shí)的一個(gè)實(shí)施例的電路圖;
[0021]圖2是本實(shí)用新型中開(kāi)關(guān)SW4關(guān)斷時(shí)的一個(gè)實(shí)施例的電路圖;
[0022 ]圖3是本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0024]如圖1所示,一種PFC軟開(kāi)關(guān)電路,包括BOOST電路中的開(kāi)關(guān)SW4和續(xù)流二極管Dl;還包括電感L2、電容Cl、電容C2、二極管D2、二極管D3和二極管D4,由電容Cl和二極管D2同向串聯(lián)而成的支路,同向并聯(lián)在所述續(xù)流二極管Dl的兩端;
[0025]所述電感L2的一端接于電容Cl的一端,電感L2的另一端接于所述開(kāi)關(guān)SW4的正極;
[0026]電容C2的一端和二極管D3的正極同向串接為支路后,二極管D3的負(fù)極接于電容Cl和二極管D2之間,電容C2的另一端接于所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極;
[0027]所述二極管D4的正極接于電感L2和所述開(kāi)關(guān)SW4之間,所述二極管D4的負(fù)極接于電容C2和二極管D3之間。
[0028]還包括輸入電源VCC和電感LI,所述輸入電源VCC的正極與電感LI的一端連接,電感LI的另一端與所述續(xù)流二極管Dl的陽(yáng)極連接,所述輸入電源VCC的負(fù)極與所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極連接;電感L2串聯(lián)在開(kāi)關(guān)SW4與電感LI和續(xù)流二極管Dl的連接點(diǎn)之間,降低軟開(kāi)關(guān)電路成本。
[0029]還包括濾波電解電容C3和電阻R5,所述濾波電解電容C3的正極接于所述二極管D2的負(fù)極,所述濾波電解電容C3的負(fù)極接于所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極;所述電阻R5的一端接于所述續(xù)流二極管Dl的陰極,所述電阻R5的另一端接于所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極。
[0030]所述電感L2的感值顯著小于電感LI的感值,S卩L2〈〈L1。
[0031]所述濾波電解電容C3的容值顯著大于電容Cl和電容C2的容值,S卩,C3?C1,C3>>C2o
[0032]當(dāng)電源接入后(此時(shí)開(kāi)關(guān)SW4斷開(kāi)),會(huì)通過(guò)電感LI和電感L2給電容C2充電,在電容C2的兩端產(chǎn)生電壓;由于續(xù)流二極管Dl的正向?qū)▔航档?,因此電容Cl兩端的電壓幾乎為零。
[0033]當(dāng)開(kāi)關(guān)SW4開(kāi)通瞬間時(shí)電路導(dǎo)通情況如圖1所示,輸入電源VCC通過(guò)電感L1、電感L2、開(kāi)關(guān)SW4形成回路,電路中電流上升,同時(shí),由于電感L2的作用,開(kāi)關(guān)SW4在導(dǎo)通時(shí)兩端電壓幾乎為零電壓導(dǎo)通,從而電路實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)SW4的零電壓開(kāi)通功能(ZVS);另一方面,由于在開(kāi)關(guān)SW4開(kāi)通前,電容C2兩端有較高電壓,電感L2、二極管D4、二極管D3和電容Cl形成回路,因此電容C2通過(guò)二極管D3給電容Cl充電;以上,電容Cl充電,電感L2儲(chǔ)能,電感電流線性上升,當(dāng)電感L2電流上升到與電感LI一致時(shí),續(xù)流二極管Dl關(guān)斷,從而實(shí)現(xiàn)了續(xù)流二極管Dl的零電流軟關(guān)斷(ZCS),降低了二極管在關(guān)斷時(shí)承受的瞬態(tài)應(yīng)力,在此之后電感LI與電感L2串聯(lián)工作。而在以上工作過(guò)程的同時(shí),負(fù)載通過(guò)濾波電解電容C3供電。
[0034]當(dāng)開(kāi)關(guān)SW4關(guān)斷時(shí)工作流程如圖2所示,電容Cl由于與電感L2連接點(diǎn)電位抬高,導(dǎo)致電容Cl的能量通過(guò)二極管D2給電容C3充電,直到電容Cl兩端電壓幾乎為零時(shí),續(xù)流二極管Dl導(dǎo)通,輸入電源VCC通過(guò)電感LI以及續(xù)流二極管Dl給濾波電解電容C3充電,同時(shí)給負(fù)載R5供電;電感L2、二極管D4與輸入電源VCC和電感LI形成回路,給電容C2充電,并且由于電容C2和二極管D4的作用,開(kāi)關(guān)SW4在關(guān)斷瞬態(tài)時(shí)電壓尖峰會(huì)偏小,隨著電容C2被充滿電,電壓將抬升到略高于電容C3兩端的電壓,能有效抑制開(kāi)關(guān)兩端的尖峰電壓。
[0035]實(shí)施例2
[0036]如圖3所示,還包括續(xù)流二極管D5、開(kāi)關(guān)SWl、電感L3、電感L4、二極管D6、二極管D7、二極管D8、電容C4、電容C5、電容C6和電阻R6,所述輸入電源VCC的負(fù)極與電感L4的一端連接,電感L4的另一端所述續(xù)流二極管D5的陰極;
[0037]所述二極管D6和電容C5同向串聯(lián)而成的支路,并同向并聯(lián)在所述續(xù)流二極管D5的兩端;
[0038]所述電感L3和開(kāi)關(guān)SWl串接為支路后,電感L3的一端接于電感L4和續(xù)流二極管D5之間,開(kāi)關(guān)SWl的一端與所述開(kāi)關(guān)SW4連接;
[0039]電容C4的一端和二極管D7的負(fù)極串接為支路后,二極管D7的正極接于電容C5和二極管D6之間,電容C4的另一端接于所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極;
[0040]所述二極管D8的正極接于電容C4和二極管D7之間,所述二極管D8的負(fù)極接于電感L32和所述開(kāi)關(guān)SWl之間;
[0041]所述濾波電解電容C6的正極接于所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極,所述濾波電解電容C3的負(fù)極接于所述二極管D6的正極;所述電阻R6的一端接于所述續(xù)流二極管Dl的陽(yáng)極,所述電阻R6的另一端接于所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極。
[0042]所述開(kāi)關(guān)SW4為開(kāi)關(guān)元件或晶體管器件。
[0043]實(shí)施例3
[0044]還包括一個(gè)輸入電流源和一個(gè)電壓源,所述輸入電流源的正極與所述續(xù)流二極管Dl的陽(yáng)極連接,所述輸入電流源的負(fù)極與所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極連接;
[0045]所述電壓源的正極與所述續(xù)流二極管Dl的陰極連接,所述電壓源的負(fù)極與所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極連接。
[0046]以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本實(shí)用新型的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本實(shí)用新型的原理,而不能以任何方式解釋為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。基于此處的解釋?zhuān)绢I(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本實(shí)用新型的其它【具體實(shí)施方式】,這些方式都將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種PFC軟開(kāi)關(guān)電路,包括BOOST電路中的開(kāi)關(guān)SW4和續(xù)流二極管Dl,其特征在于:還包括電感L2、電容Cl、電容C2、二極管D2、二極管D3和二極管D4,由電容Cl和二極管D2同向串聯(lián)而成的支路,同向并聯(lián)在所述續(xù)流二極管Dl的兩端; 所述電感L2的一端接于電容Cl的一端,電感L2的另一端接于所述開(kāi)關(guān)SW4的正極; 電容C2的一端和二極管D3的正極同向串接為支路后,二極管D3的負(fù)極接于電容Cl和二極管D2之間,電容C2的另一端接于所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極; 所述二極管D4的正極接于電感L2和所述開(kāi)關(guān)SW4之間,所述二極管D4的負(fù)極接于電容C2和二極管D3之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PFC軟開(kāi)關(guān)電路,其特征在于:還包括輸入電源VCC和電感LI,所述輸入電源VCC的正極與電感LI的一端連接,電感LI的另一端與所述續(xù)流二極管Dl的陽(yáng)極連接,所述輸入電源VCC的負(fù)極與所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種PFC軟開(kāi)關(guān)電路,其特征在于:還包括濾波電解電容C3和電阻R5,所述濾波電解電容C3的正極接于所述二極管D2的負(fù)極,所述濾波電解電容C3的負(fù)極接于所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極;所述電阻R5的一端接于所述續(xù)流二極管Dl的陰極,所述電阻R5的另一端接于所述開(kāi)關(guān)SW4的負(fù)極。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種PFC軟開(kāi)關(guān)電路,其特征在于:所述電感L2的感值顯著小于電感LI的感值,S卩L2〈〈L1。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種PFC軟開(kāi)關(guān)電路,其特征在于:所述濾波電解電容C3的容值顯著大于電容Cl和電容C2的容值,S卩,C3?C1,C3?C2。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PFC軟開(kāi)關(guān)電路,其特征在于:所述開(kāi)關(guān)SW4為開(kāi)關(guān)元件或晶體管器件。
【文檔編號(hào)】H02M1/08GK205681303SQ201620359793
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日 公開(kāi)號(hào)201620359793.0, CN 201620359793, CN 205681303 U, CN 205681303U, CN-U-205681303, CN201620359793, CN201620359793.0, CN205681303 U, CN205681303U
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