CN207559857U - 一种高电压输入软开关buck电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高电压输入软开关BUCK电路，包括主功率BUCK电路、辅助零电压开通电路和辅助零电压关断电路，所述主功率BUCK电路包括开关管M1，所述开关管M1的栅极与控制电路相连，其漏极与二极管D1的阳极相连，其源极接地，所述二极管D1的阴极与电源正极相连，二极管D6的阳极接地，二极管D6的阴极与开关管M1的漏级相连，所述电容C5并联在二极管D6的两端，电感L1的一端与二极管D1的阳极连接，电感L1的另一端与负载R1的负极端连接，电容C2并联在负载R1的两端，电容C1的一端与电源正极相连，电容C1的另一端接地。本实用新型可使主功率开关管工作在零电压开通和零电压关断状态，提高功率器件的可靠性。

Description

一种高电压输入软开关BUCK电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，具体涉及一种高电压输入软开关BUCK电路。

背景技术

开关电源和作为***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***中。随着电子***复杂程度的提高，对于电源***供电能力的需求不断增加，为了减小整机***内部联接线缆的重量和体积，同时减小线损，越来越多的整机***采用180V～375V 高电压输入的供电方式。

高电压输入开关电源需使用高压功率MOSFET、高压功率二极管器件，高压MOSFET的导通电阻和栅极电荷都较大，高压二极管的反向恢复特性较差。随着开关频率提高，高压MOSFET的开关损耗急剧变大，而过大的导通电阻引起的导通损耗无法变小，导致开关频率受限，磁性器件体积受限，进而导致电源效率无法提高，电源可靠性降低；高压二极管严重的反向恢复特性也会产生很高的电应力，产生更多的热损耗，进而影响功率器件可靠性，并使EMI变得恶劣。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高电压输入软开关BUCK电路，使主功率开关管工作在零电压开通和零电压关断状态，提高功率器件的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种高电压输入软开关BUCK电路，包括主功率BUCK电路及与主功率BUCK电路相连的辅助零电压开通电路和辅助零电压关断电路，所述主功率BUCK电路包括开关管M1，二极管D1、D6，电容C1、C2、C5及电感L1，所述开关管M1的栅极与控制电路相连，其漏极与二极管D1的阳极相连，其源极接地，所述二极管D1的阴极与电源正极相连，所述二极管D6的阳极接地，其阴极与开关管M1的漏级相连，所述电容C5并联在二极管D6的两端，所述电感L1的一端与二极管D1的阳极连接，其另一端与负载R1的负极端连接，所述电容C2并联在负载R1的两端，所述电容C1的一端与电源正极相连，其另一端接地。

进一步的，所述辅助零电压开通电路包括开关管M2,二极管D2、D5,电感L2及电容C4，所述开关管M2的漏极与辅助零电压关断电路连接，其源极接地，其栅极与控制电路相连，所述二极管D2的阴极与开关管M2的漏极连接，其阴极经电感L2与开关管M1的漏极连接，所述二极管D5的阳极与开关管M2的源极相连，其阴极与开关管M2的漏极连接，所述电容C4并联在二极管D5的两端。

进一步的，所述辅助零电压关断电路包括二极管D3、D4及电容C3，所述二极管D3的阳极与二极管D4的阴极相连，其阴极与电源的正极相连，所述二极管D4的阳极与辅助零电压开通电路相连，所述电容C3的一端与二极管D3的阳极连接，其另一端连接在电感L2与主功率BUCK电路的连接节点处。

由上述技术方案可知，本实用新型所述的高电压输入软开关BUCK电路，电路结构简单、易调试，可以极大提高主功率Buck电路效率，特别适用于开关损耗较大的高电压输入降压型开关电源。主功率开关管工作在零电压开通和零电压关断状态，可以极大提高电路效率，进而提高功率器件的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如图1所示，本实施例的高电压输入软开关BUCK电路，包括主功率BUCK电路及与主功率BUCK电路相连的辅助零电压开通电路和辅助零电压关断电路，主功率BUCK电路包括开关管M1，二极管D1、D6，电容C1、C2、C5及电感L1，开关管M1的栅极与控制电路相连，开关管M1的漏极与二极管D1的阳极相连，其源极接地，二极管D1的阴极与电源正极相连，二极管D6的阳极接地，二极管D6的阴极与开关管M1的漏级相连，电容C5并联在二极管D6的两端，电感L1的一端与二极管D1的阳极连接，电感L1的另一端与负载R1的负极端连接，电容C2并联在负载R1的两端，电容C1的一端与电源正极相连，电容C1的另一端接地。

当开关管M1导通时，电感L1开始将能量以磁场的形式储存起来，同时对输出电容C2充电，并提供负载电流，二极管D1被反向偏置而截止。当开关管M1截止时，电感L1极性颠倒，二极管D1加正向偏压而导通，电感L1和输出电容C2在开关管M1截止时提供负载电流。辅助开关管M2控制谐振电感L2通过二极管D2、D3和D4对谐振电容C3循环充、放电，利用电容C3两端的电压不能突变的特性，实现开关管M1的零电压开通和关断。

本实施例的，该辅助零电压开通电路包括开关管M2，二极管D2、D5，电感L2及电容C4，该辅助零电压关断电路包括二极管D3、D4及电容C3；开关管M2的漏极与二极管D4的阳极相连，开关管M2的源极接地，开关管M2的栅极与控制电路相连，二极管D2的阴极与开关管M2的漏极连接，二极管D2的阴极经电感L2与开关管M1的漏极连接，二极管D5的阳极与开关管M2的源极相连，二极管D5的阴极与开关管M2的漏极连接，电容C4并联在二极管D5的两端。二极管D3的阳极与二极管D4的阴极相连，二极管D3的阴极与电源的正极相连，二极管D4的阳极与开关管M2的漏极连接，电容C3的一端与二极管D3的阳极连接，电容C3的另一端连接在电感L2与主功率BUCK电路的连接节点处。

随着输入电源接通，开关管M1开始开通，输入电源向负载电阻R1提供能量，电感L1电流开始增大，谐振电感L2电流同步增大，电感L2电流增大至负载电流时，A点电压开始下降，二极管D1反向截止，此时二极管D1为自然换流，反向恢复损耗很小；谐振电感L2、D2、M2组成结电容C5的放电回路，A点电压由Vin+0.7V下降至0，结电容C5储能转移到谐振电感L2，开关管M1为零电压开通。由于谐振电容C3（容值要求大于结电容C5容值100倍以上）的存在，谐振电感L2通过二极管D2、D3对电容C3充电，当电容C3电压由0V逐渐上升至Vin+0.7V时，二极管D4导通，谐振电感L2能量全部转移至C3和负载电阻R1，开关管M1在结电容C5两端电压接近0时关断，为零电压关断。

本实用新型适用于180V-375V高电压输入软开关BUCK电路，主功率开关管工作在零电压开通和零电压关断状态，可以极大提高电路效率，进而提高功率器件可靠性。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种高电压输入软开关BUCK电路，其特征在于：包括主功率BUCK电路及与主功率BUCK电路相连的辅助零电压开通电路和辅助零电压关断电路，所述主功率BUCK电路包括开关管M1，二极管D1、D6，电容C1、C2、C5及电感L1，所述开关管M1的栅极与控制电路相连，其漏极与二极管D1的阳极相连，其源极接地，所述二极管D1的阴极与电源正极相连，所述二极管D6的阳极接地，其阴极与开关管M1的漏级相连，所述电容C5并联在二极管D6的两端，所述电感L1的一端与二极管D1的阳极连接，其另一端与负载R1的负极端连接，所述电容C2并联在负载R1的两端，所述电容C1的一端与电源正极相连，其另一端接地。

2.根据权利要求1所述的高电压输入软开关BUCK电路，其特征在于：所述辅助零电压开通电路包括开关管M2,二极管D2、D5,电感L2及电容C4，所述开关管M2的漏极与辅助零电压关断电路连接，其源极接地，其栅极与控制电路相连，所述二极管D2的阴极与开关管M2的漏极连接，其阴极经电感L2与开关管M1的漏极连接，所述二极管D5的阳极与开关管M2的源极相连，其阴极与开关管M2的漏极连接，所述电容C4并联在二极管D5的两端。

3.根据权利要求1所述的高电压输入软开关BUCK电路，其特征在于：所述辅助零电压关断电路包括二极管D3、D4及电容C3，所述二极管D3的阳极与二极管D4的阴极相连，其阴极与电源的正极相连，所述二极管D4的阳极与辅助零电压开通电路相连，所述电容C3的一端与二极管D3的阳极连接，其另一端连接在电感L2与主功率BUCK电路的连接节点处。