CN205039692U - 升压降压复合型zvt零电压转换驱动控制电路 - Google Patents
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Abstract
一种升压降压复合型ZVT零电压转换驱动控制电路。零电压转换电路是软开关所有拓扑中比较先进的，与硬开关、准谐振、零开关等拓扑不同，零转换电路中谐振电路与主开关并联，这样可以使谐振电路受负载和输入电压的影响变小，使电路在输入电压宽范围内且负载到满载均能工作于软开关状态。本电路由基本拓扑、驱动模块电路、数字控制器模块电路、辅助部分(各种检测反馈信号、辅助驱动电压)构成。由STM8或STM32单片机组成的数字控制器模块根据采集电阻串联分压电路中的下端电阻上的电压来控制调整送往升降压拓扑中的6路PWM。本实用新型有三种工作模式：升压模式、降压模式和临界模式。
Description
技术领域
软开关技术的新进展随着电力电子技术的发展，目前对电力电子装置的要求愈加趋向于小型化、高效率。零电压转换电路是软开关所有拓扑中比较先进的，比常规BUCK、BOOST效率高。
背景技术
与硬开关、准谐振、零开关等拓扑不同，零转换电路中谐振电路与主开关并联，这样可以使谐振电路受负载和输入电压的影响变小，使电路在输入电压宽范围内且负载到满载均能工作于软开关状态。但对于这类ZVT零电压转换电路控制芯片较少，控制方法比硬开关BUCK、BOOST非隔离要复杂。本电路对此情况下产生。
发明内容
本电路由基本拓扑、驱动模块电路、数字控制器模块电路、辅助部分(各种检测反馈信号、辅助驱动电压)构成。附图中图3的复合式buck/boost升降压拓扑为本实用新型的基本拓扑，图4中为本实用新型的驱动模块电路、数字控制器模块电路和反馈信号的电压检测电路。
本实用新型基本拓扑电路中某些电力电子开关器件处标有“开关管可省”指在某些低电压输出时为了高转换效率需要将拓扑转换成同步整流形式，但在某些高电压输出时，可以省去这些标有“开关管可省”的电子电力开关器件。
本实用新型基本拓扑电路中并接了一个二极管和一个电容的电子电力开关器件，即为拓扑中的主开关器件，在主开器件上并接了由一个辅助开关器件与一个电感串联起来的谐振电路，这样可以使谐振电路受负载和输入电压的影响变小，使电路在输入电压宽范围内且负载到满载均能工作于软开关状态。所以拓扑中的每个主开关器件都有一个辅助开关器件一起工作，本实用新型的复合式buck/boost升降压拓扑有二个主开器件和二个辅助开关器件，电路中的另外二个电子电力开关器件为在同步整流时工作，可以省掉，所以本实用新型的复合式buck/boost升降压拓扑在最复杂时共有6个电子电力开关器件分时工作，图4是本实用新型的驱动、控制电路。
附图说明
图1为BUCK降压的ZVT-PWM零电压转换电路，是本实用新型基本拓扑的前半组成部分。
图2为BOOST升压的ZVT-PWM零电压转换电路，是本实用新型基本拓扑的后半组成部分。
图3为复合式buck/boost升降压的ZVT-PWM零电压转换电路，是本实用新型的基本拓扑。
图4为驱动模块电路、数字控制芯片电路、辅助电路部分。
具体实施方式
输入直流电源正极VIN连接到一个滤波电容后连接到一个主开关器件D极，主开关器件D、S极上并接了一个电容和一个反相二极管，主开器件D、S极也并接了由辅助开关器件与谐振电感串联组成的谐振电路，谐振电路中辅助开关器件与谐振电感串联节点处连接到一个二极管阴极，二极管阳极连接到输入直流电源负极GND，主开关器件S极再与一个二极管的阴极和一个开关管的D极相连接，二极管的阳极和开关管S极与电源的GND相连接，主开关器件的S极连接到功率电感一端，功率电感的另一端连接到另一个主开关器件的D极、一个二极管的阴极和一个电容一端，主开关器件的S极、二极管的阳极和电容的另一端连接到电源的GND，主开关器件的D、S极同样也并接了由辅助开关器件与谐振电感串联组成的谐振电路，谐振电路中辅助开关器件与谐振电感串联节点处连接到一个二极管阳极，二极管的阴极连接到电源的正极输出VOUT，主开关管的D极连接到一个二极管的阳极和一个开关管的D极，二极管的阴极和开关管的S极连接到电源的正极输出VOUT，在电源的正极输出VOUT与GND间并接了一个滤波电容。功率电感为基本拓扑的前、后半组成部分的分界处(详见图1、图2)，由前、后二半部分组合成本实用新型的复合式buck/boost升降压拓扑(图3)。
本实用新型的基本拓扑(图3)中的二个主开关器件都并接了一个反相的二极、一个电容和一个由辅助开关器件与谐振电感串联组成的谐振电路，当电路中的二个主开关器件还没有导通前，导通与串联电感串联的辅助开关器件，将二个主开关器件上的电压降为零，降为零后二个主开关器件再导通，就是零电压开启，当二个主开关器件导通后，辅助开关器件再关闭，谐振电路的能量也在此阶段向电源释放，比常规硬开关拓扑效率高就能体现出来。同时又因为谐振电路并接在二个主开关器件上，使谐振电路受负载和输入电压的影响变小，电路在输入电压宽范围内且负载到满载均能工作于软开关状态，这比常规的准谐振、全谐振、移相零开关的软开关拓扑要优秀。
本实用新型的基本拓扑(图3)在最复杂时共有6个开关器件工作在开关状态，需要6路PWM信号，由STM8或STM32单片机组成的数字控制器模块产生(见图4)，产生的PWM经过驱动模块的功率提升后就可以推动本实用新型基本拓扑中的6个开关器件。在某些情况下，不同电子电力器件要求驱动模块需要有互为隔离的三组直流电压VCC-1、VCC-2、VCC-3。
本实用新型的基本拓扑(图3)的输出直流电压VOUT与GND接二个相互串联电阻，由STM8或STM32单片机组成的数字控制器模块(见图4)来检测下端电阻上的电压值，STM8或STM32单片机中运行的软件程序根据在电阻上采集到的电压信号进行实时调整6路PWM。
本实用新型的基本拓扑(图3)的前、后半组成部分中的一个主开关器件和一个标有“开关管可省”的开关器件工作在互补状态，在任何时候，主开关器件与标有“开关管可省”的开关器件只能是一个导通，另一个是关闭，不能同时导通。
本实用新型的基本拓扑(图3)中有三种工作模式：升压模式、降压模式和临界模式。在降压模式时，前半组成部分按buck拓扑方式正常工作(详见图1)，后半组成部分中的主开关器件、与谐振电感串联的辅助开关器件都处于关闭，标有“开关管可省”的开关器件可导通可关闭。在升压模式时，后半组成部分按boost拓扑方式正常工作(详见图2)，前半组成部分中的主开关器件一直处在导通状态，与谐振电感串联的辅助开关器件可导通可关闭也可开关状态，标有“开关管可省”的开关器件一直处于关闭状态。在临界模式时，前半组成部分按buck拓扑方式工作(详见图1)，后半组成部分按boost拓扑方式工作(详见图2)，无论是降压向升压转换还是升压向降压转换时，前半组成部分中的主开关器件比后半组成部分中的主开关器件的导通时间要长。
本实用新型的基本拓扑(图3)中的所有可工作在开关状态器件均指可由PWM信号来控制导通关闭的所有电子电力开关器件，为了能说明电路的连接情况，附图标出是MOS管，其三个管脚为G、D、S。
Claims (2)
1.一种升压降压复合型ZVT零电压转换驱动控制电路，其特征在于：输入直流电源正极VIN连接到一个滤波电容后连接到一个主开关器件D极，主开关器件D、S极上并接了一个电容和一个反相二极管，主开器件D、S极也并接了由辅助开关器件与谐振电感串联组成的谐振电路，辅助开关器件与谐振电感串联节点处连接到一个二极管阴极，二极管阳极连接到输入直流电源负极GND，主开关器件S极再与一个二极管的阴极和一个开关管的D极相连接，二极管的阳极和开关管S极与电源的GND相连接，主开关器件的S极连接到功率电感一端，功率电感的另一端连接到另一个主开关器件的D极、一个二极管的阴极和一个电容一端，主开关器件的S极、二极管的阳极和电容的另一端连接到电源的GND，主开关器件的D、S极同样也并接了由辅助开关器件与谐振电感串联组成的谐振电路，辅助开关器件与谐振电感串联节点处连接到一个二极管阳极，二极管的阴极连接到电源的正极输出VOUT，主开关管的D极连接到一个二极管的阳极和一个开关管的D极，二极管的阴极和开关管的S极连接到电源的正极输出VOUT，在电源的正极输出VOUT与GND间并接了一个滤波电容和一个由二个电阻串联成的电阻串联分压电路，由STM8或STM32单片机组成的数字控制器模块产生PWM经过驱动模块后分别控制升降压拓扑电路中6个电子电力开关器件，所述数字控制器模块根据采集电阻串联分压电路中的下端电阻上的电压来控制调整送往升降压拓扑中的6路PWM。
2.根据权利要求1所述的升压降压复合型ZVT零电压转换驱动控制电路，其特征在于：谐振电路中的辅助开关器件比主开关器件先导通，待主开关器件导通后辅助开关器件再关闭。
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