[发明专利]串联谐振电源零电流检测系统

说明书

本发明公开了一种串联谐振电源零电流检测系统，属于功率电子技术领域，系统包括电流取样电路、基准电压源、电压比较器和关断脉冲形成电路，所述电流取样电路连接在串联谐振电源的逆变开关直流母线输入端，电流取样电路中设有电流传感器T1和反向二极管V1，电流传感器T1的输出端并联反向二极管V1，反向二极管V1的负极和基准电压源连接在电压比较器的输入端，电压比较器的输出端连接关断脉冲形成电路。本发明解决了现有技术中整流二极管压降导致失真、第二过零点需处理、电路复杂的问题，具有电路简单，不需要使用整流器件就可实现零电流检测功能的优点。

技术领域

本发明属于功率电子技术领域，涉及串联谐振开关电源中谐振零电流状态的检测方向，具体涉及一种串联谐振电源零电流检测系统。

背景技术

随着开关电源技术的不断发展以及大功率半导体器件的小型化与高频化，高频开关电源已应用到各行各业。其中工作于电流断续模式串联谐振拓扑结构的开关电源因其有近似恒流源的特性，本身具备抵抗负载短路的能力，被广泛应用于电容器充电电源和高压静电除尘领域。理想电流断续模式串联谐振拓扑自身的特性使开关管工作于零电流开通、零电压/零电流关断状态。然而，实际装置中的串联谐振电源零电流关断却是一个难题，因为负载变化、温升、变压器分布电容等因素的影响，谐振频率不是一个定值，而是在一定范围内漂移，使得开关管无法实现零电流关断，进而形成较大尖峰，形成强电磁干扰，这样会使开关损耗加大，甚至元器件爆毁。

对此，传统对策为：一、通过不断地改变谐振参数进行调试，直至找到合适的谐振参数，但增加了调试周期，造成成本上升；二、选择额定电流更大的开关器件，以“忽略”此影响，实际上损耗和干扰仍然存在，而器件成本上升；

因此提出了检测电流过零点并采取手段在此时将开关管关断的做法。而在现有的零电流检测方法中，都是用电流传感器将谐振回路中(高频变压器初级回路)的谐振电流取样出来，先用整流桥取其绝对值，再采用比较器取出过零信号后，进行一系列处理，形成关断脉冲作用于开关管驱动信号，见图1(参考电气自动化《电除尘高频电源谐振电流过零信号的检测设计》一文和专利CN104578721A等)。

这些方法存在的问题为：1、采用整流桥处理谐振电流取样，因为整流二极管压降的存在，实际取得的谐振电流绝对值信号在零点附近实际已经有所失真，过零点取出并不准确，且信号幅度越小失真影响越大。2、取出的过零信号中，存在开关管续流二极管电流的第二过零点，如图2，如果将其直接用于处理开关管驱动信号，此第二过零点会影响接下来另一组驱动信号的开始时间，导致驱动频率无法提高，降低工作比，因此需要进行二次处理(将延时的驱动信号再和此信号相与)，去掉其第二过零点，保留有效过零信号，此信号前沿才可用于关断脉冲形成电路(一般为前沿同步、后沿延时电路)。这样无疑增加元件数量使电路更加复杂，降低了整体可靠性。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种串联谐振电源零电流检测系统，通过改变电流传感器取样的位置，取出的电流信号只需要进行简单的处理，即可轻松得到有效的关断脉冲触发沿，形成关断脉冲实现零电流关断，解决了现有技术中整流二极管压降导致失真、第二过零点需处理、电路复杂的问题，具有电路简单，不需要使用整流器件就可实现零电流检测功能的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种串联谐振电源零电流检测系统，所述串联谐振电源零电流检测系统包括电流取样电路、基准电压源、电压比较器和关断脉冲形成电路，所述电流取样电路连接在串联谐振电源的逆变开关直流母线输入端，电流取样电路中设有电流传感器T1和反向二极管V1，电流传感器T1的输出端并联反向二极管V1，反向二极管V1的负极和基准电压源连接在电压比较器的输入端，电压比较器的输出端连接关断脉冲形成电路。