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申请/专利权人：郑州科创电子有限公司

摘要：一种超高频大功率软开关斩波电路：整流电路连接滤波电路，滤波电路连接高频软开关斩波电路，主控电路对高频软开关斩波电路进行电路检测和驱动控制，高频软开关斩波电路与负载电路连接；本发明体积小、重量轻、高频率大功率的软开关斩波电路，电路在工作时使的两个功率开关管可以工作在零电压开通（ZVT）和零电流转换（ZCT）状态。

主权项：1.一种超高频大功率软开关斩波电路，其特征在于：整流电路连接滤波电路，滤波电路连接高频软开关斩波电路，主控电路对高频软开关斩波电路进行电路检测和驱动控制，高频软开关斩波电路与负载电路连接；高频软开关斩波电路通过ZVT功率管开通与关断完成电路斩波过程；ZVT功率管与ZCT空芯电感串联后与ZCT功率管并联；高频软开关斩波电路ZCT功率管导通时，负载电流由外部电源经过整流电路和滤波电路后形成的直流电源正级流出，经过平波电抗和负载电路，然后经过ZCT电感再经过ZCT功率管后回到电源负级；高频软开关斩波电路还包括续流回路在ZCT功率管关断时提供续流；高频软开关斩波电路的输入端正负两端分别接到滤波电路中的C2电容的正负两级；输出端的正负两端分别接到负载电路的正负两端；ZCT功率管V5的发射极连接到ZVT功率管V6的发射极，ZVT功率管V6的发射极使用铜排连接出来作为高频软开关斩波电路的负极输入；ZVT功率管V6的集电极连接到电感L3的一端，同时连接电容C3的一端、二极管D9的阳极和高频平波电抗L4的第三端；电感L3的另一端连接器件ZCT功率管V5的集电极，并连接二极管D7的阳极；二极管D7的阴极连接二极管D8的阳极，此点同时连接电容C3的另一端；二极管D8的阴极链接二极管D9的阴极和高频平波电抗L4的第一端，作为高频软开关斩波电路的正极输入；高频平波电抗L4的第二端作为高频软开关斩波电路的正极输出，高频平波电抗L4的第四端作为高频软开关斩波电路的负极输出；所述超高频大功率软开关斩波电路在斩波电路的开通时控制ZCT功率管导通，并实时检测ZVT功率管发射极与集电极之间电压VCE，在VCE接近0V时控制ZCT功率管关断并打开ZVT功率管，在斩波电路的关断时控制ZVT功率管关断；所述ZCT功率管的导通时间为2-5uS；主控电路控制器输出的驱动信号由高频软开关斩波驱动电路将驱动信号进行时续处理并对高频软开关斩波电路进行控制，具体控制过程是：高频软开关斩波驱动电路收到控制器的驱动信号后，先发送给ZCT功率管V5驱动信号使其处于2-5uS的导通时间，负载电流由直流电源正级流出，经过高频平波电抗L4和负载电路，然后经过ZCT电感L3再经过ZCT功率管V5后回到电源负级，此时由于ZCT功率管V5的导通，使得大功率ZVT功率管V6发射极与集电极之间电压VCE约等于0V，此时由高频大功率软开关驱动电路，检测到V6管子的VCE接近0V时，由驱动电路控制ZCT功率管V5关断的同时，打开大功率ZVT功率管V6，从而完成斩波电路的一个开通状态；高频软开关斩波驱动电路发送给ZCT功率管V5导通信号时，负载电流由平波电抗L4加ZCT电感L3的抑制作用，使得ZCT功率管V5导通瞬间电流是从零开始的，故上述两个器件的组合功能，实现了ZCT功率管V5的零电流开通状态即ZCT开通；当ZVT功率管V6VCE接近0V时，驱动电路控制ZCT功率管V5关断，此时快速二极管D7、D8,续流电容C3组成ZCT电感L3的续流回路，续流电容C3与ZCT电感L3组合做为缓冲二极管D7的软开关缓冲电路；钳位二极管D8做为本回路的钳位电路，将ZCT功率管V5关断时承受的电压钳位在直流电压540V加两个二极管的导通压降1.5V，从而实现ZCT功率管V5的软关断功能。

全文数据：一种超高频大功率软开关斩波电路技术领域本发明涉及高频大功率斩波电路领域，具体涉及一种超高频大功率软开关斩波电路。背景技术高频大功率斩波电路是大功率开关电源的核心部件，是实现负载电路电压调节和负载电流功率控制的主要部件。随着开关电源的高频化和大功率化的发展趋势，缩小平波电抗体积，提高开关功率管功率密度，降低开关功率管的电路损耗，改善开关功率管的电路工作状态，已经成为高频大功率斩波电路的需要决定的首要问题。发明内容为解决上述问题，本发明提供一种超高频大功率软开关斩波电路。本发明的技术方案具体为：一种超高频大功率软开关斩波电路：整流电路连接滤波电路，滤波电路连接高频软开关斩波电路，主控电路对高频软开关斩波电路进行电路检测和驱动控制，高频软开关斩波电路与负载电路连接；高频软开关斩波电路通过ZVT功率管开通与关断完成电路斩波过程；ZVT功率管与ZCT空芯电感串联后与ZCT功率管并联；高频软开关斩波电路ZCT功率管导通时，负载电流由外部电源经过整流电路和滤波电路后形成的直流电源正级流出，经过平波电抗和负载电路，然后经过ZCT电感再经过ZCT功率管后回到电源负级；高频软开关斩波电路还包括续流回路在ZCT功率管关断时提供续流。进一步的：所述整流电路采用三相全桥整流电路。进一步的：所述主控电路包括控制器和高频软开关斩波驱动电路，高频软开关斩波驱动电路对高频软开关斩波电路进行驱动和电路检测，高频软开关斩波驱动电路由控制器进行控制。进一步的：所述滤波电路采用电容滤波电路。进一步的：上述续流回路包括缓冲二极管、钳位二极管、续流电容，钳位二极管和缓冲二极管串联后与ZCT电感串联，续流电容与缓冲二极管串联后和ZCT电感串联后的电路并联。进一步的：所述ZCT电感采用铜管绕制空芯电感，电感采用φ10×1.5mm圆形铜管绕制。进一步的：所述铜管采用绝缘玻璃丝包带以及甲酚清漆作为浸渍材料。进一步的：所述高频软开关斩波电路ZVT功率管关断时，平波电抗续流时经过二极管进行续流。进一步的：所述超高频大功率软开关斩波电路在斩波电路的开通时控制ZCT功率管导通，并实时检测ZVT功率管发射极与集电极之间电压VCE，在VCE接近0V时控制ZCT功率管关断并打开ZVT功率管，在斩波电路的关断时控制ZVT功率管关断。进一步的：所述ZCT功率管的导通时间为2-5uS。相对于现有技术，本发明的技术效果为，体积小、重量轻、高频率大功率的软开关斩波电路，电路在工作时使的两个功率开关管可以工作在零电压开通（ZVT）和零电流转换（ZCT）状态。附图说明图1是本发明的电路示意图。具体实施方式如附图1所示，一种超高频大功率软开关斩波电路，整流电路连接滤波电路，滤波电路连接高频软开关斩波电路，主控电路对高频软开关斩波电路进行电路检测和驱动控制，高频软开关斩波电路与负载电路连接；高频软开关斩波电路通过ZVT功率管V6开通与关断完成电路斩波过程，ZVT功率管V6与ZCT电感L3串联后与ZCT（零电流转换）功率管V5并联，高频软开关斩波电路ZCT功率管V5导通时，负载电流由外部电源经过整流电路和滤波电路后形成的直流电源正级流出，经过平波电抗L4和负载电路，然后经过ZCT电感L3再经过ZCT功率管V5后回到电源负级，高频软开关斩波电路还包括续流回路在ZCT功率管V5关断时提供续流。本发明还包括负载电路采样电路完成对负载电路的电压和电流采样。上述整流电路采用三相全桥整流电路；所述的三相全桥整流电路中的二极管采用大功率二极管。上述滤波电路采用电容滤波电路。上述续流回路包括缓冲二极管D7、钳位二极管D8、续流电容C3，钳位二极管D8和缓冲二极管D7串联后与ZCT电感L3串联，续流电容C3与缓冲二极管D7串联后和ZCT电感L3串联后的电路并联；所述二极管采用快速二极管。ZCT电感L3制作工艺：由于本发明属于大功率斩波技术，图1中ZCT电感L3设计采用铜管绕制空芯电感，电感采用φ10×1.5mm圆形铜管绕制增加电感过电流能力。铜管采用绝缘玻璃丝包带以及甲酚清漆作为浸渍材料增加电感匝间绝缘等级，用于防止电感匝间出现电压击穿现象造成性能下降。上述高频软开关斩波电路ZVT功率管V6关断时，平波电抗L4续流时经过二极管D9进行续流。上述平波电抗采用高频平波电抗。上述主控电路包括控制器和高频软开关斩波驱动电路，高频软开关斩波驱动电路对高频软开关斩波电路进行驱动和电路检测，高频软开关斩波驱动电路由控制器进行控制；高频软开关斩波驱动电路包括时续处理电路、功率管驱动电路、电压检测电路，时续处理电路对主控电路的控制信号进行时续处理，功率管驱动电路对高频软开关斩波电路的功率管进行驱动，电压检测电路检测ZVT功率管V6发射极与集电极之间电压。上述ZVT功率管V6采用大功率ZVT功率管。上述超高频大功率软开关斩波电路在斩波电路的开通时控制ZCT功率管V5导通，并实时检测ZVT功率管V6发射极与集电极之间电压VCE，在VCE接近0V时控制ZCT功率管V5关断并打开ZVT功率管V6，在斩波电路的关断时控制ZVT功率管V6关断。上述控制过程中控制ZCT功率管V5的导通时间为2-5uS。本发明在工作时ZCT功率管V5和ZVT功率管V6两个功率管分别工作于高频开关状态。3相380V交流电经由6只大功率二极管（D1-D6）组成的三相全桥整流电路将50HZ交流电整流成为直流电压，经滤波电容C2转换成纹波系数低的稳定直流电压值。当负载电路需要工作时主控电路驱动控制高频斩波电路使斩波开关管（ZVT功率管V6）处于高频开关工作状态。主控电路控制器输出的驱动信号由高频软开关斩波驱动电路将驱动信号进行时续处理并对高频软开关斩波电路进行控制，具体控制过程是：高频软开关斩波驱动电路收到控制器的驱动信号后，先发送给ZCT功率管V5驱动信号使其处于2-5uS的导通时间，负载电流由直流电源正级流出，经过高频平波电抗L4和负载电路，然后经过ZCT电感L3再经过ZCT功率管V5后回到电源负级，此时由于ZCT功率管V5的导通，使得大功率ZVT功率管V6发射极与集电极之间电压VCE约等于0V，此时由高频大功率软开关驱动电路，检测到V6管子的VCE接近0V时，由驱动电路控制ZCT功率管V5关断的同时，打开大功率ZVT功率管V6，从而完成斩波电路的一个开通状态。此电路程序保证了ZVT功率管V6打开时，VCE接近0V，从而实现了ZVT功率管V6的ZVT（零电压开通）的工作状态。在斩波开关管关断时，平波电抗L4的续流电流通过二极管D9续流，保证ZVT功率管V6关断时承受的峰值电压不超过540V加一个二极管的导通压降0.7V，实现ZVT功率管V6的软关断功能。高频大功率软开关斩波电路中高频软开关斩波电路的其它器件工作原理及作用：高频软开关斩波驱动电路发送给ZCT功率管V5导通信号时，负载电流由平波电抗L4加ZCT电感L3的抑制作用，使得ZCT功率管V5导通瞬间电流是从零开始的，故上述两个器件的组合功能，实现了ZCT功率管V5的零电流开通状态即ZCT开通。当ZVT功率管V6VCE接近0V时，驱动电路控制ZCT功率管V5关断，此时快速二极管D7、D8,续流电容C3组成ZCT电感L3的续流回路，续流电容C3与ZCT电感L3组合做为缓冲二极管D7的软开关缓冲电路。钳位二极管D8做为本回路的钳位电路，将ZCT功率管V5关断时承受的电压钳位在直流电压540V加两个二极管的导通压降1.5V，从而实现ZCT功率管V5的软关断功能。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种超高频大功率软开关斩波电路，其特征在于：整流电路连接滤波电路，滤波电路连接高频软开关斩波电路，主控电路对高频软开关斩波电路进行电路检测和驱动控制，高频软开关斩波电路与负载电路连接；高频软开关斩波电路通过ZVT功率管开通与关断完成电路斩波过程；ZVT功率管与ZCT空芯电感串联后与ZCT功率管并联；高频软开关斩波电路ZCT功率管导通时，负载电流由外部电源经过整流电路和滤波电路后形成的直流电源正级流出，经过平波电抗和负载电路，然后经过ZCT电感再经过ZCT功率管后回到电源负级；高频软开关斩波电路还包括续流回路在ZCT功率管关断时提供续流。2.如权利要求1所述的一种超高频大功率软开关斩波电路，其特征在于：所述整流电路采用三相全桥整流电路。3.如权利要求1所述的一种超高频大功率软开关斩波电路，其特征在于：所述主控电路包括控制器和高频软开关斩波驱动电路，高频软开关斩波驱动电路对高频软开关斩波电路进行驱动和电路检测，高频软开关斩波驱动电路由控制器进行控制。4.如权利要求1所述的一种超高频大功率软开关斩波电路，其特征在于：所述滤波电路采用电容滤波电路。5.如权利要求1所述的一种超高频大功率软开关斩波电路，其特征在于：上述续流回路包括缓冲二极管、钳位二极管、续流电容，钳位二极管和缓冲二极管串联后与ZCT电感串联，续流电容与缓冲二极管串联后和ZCT电感串联后的电路并联。6.如权利要求1所述的一种超高频大功率软开关斩波电路，其特征在于：所述ZCT电感采用铜管绕制空芯电感，电感采用φ10×1.5mm圆形铜管绕制。7.如权利要求6所述的一种超高频大功率软开关斩波电路，其特征在于：所述铜管采用绝缘玻璃丝包带以及甲酚清漆作为浸渍材料。8.如权利要求1所述的一种超高频大功率软开关斩波电路，其特征在于：所述高频软开关斩波电路ZVT功率管关断时，平波电抗续流时经过二极管进行续流。9.如权利要求1所述的一种超高频大功率软开关斩波电路的控制方法，其特征在于：所述超高频大功率软开关斩波电路在斩波电路的开通时控制ZCT功率管导通，并实时检测ZVT功率管发射极与集电极之间电压VCE，在VCE接近0V时控制ZCT功率管关断并打开ZVT功率管，在斩波电路的关断时控制ZVT功率管关断。10.如权利要求1所述的一种超高频大功率软开关斩波电路，其特征在于：所述ZCT功率管的导通时间为2-5uS。

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