[发明专利]一种零电压转换半无桥功率因数校正变换器

说明书

本发明公开了一种零电压转换半无桥Boost PFC变换器。本发明提出的变换器只需增加一个快恢复二极管Dsubgt;7/subgt;即可替换RCD箝位网络，抑制了辅助开关管准零电流关断时的寄生振荡，简化了变换器拓扑；而且，当辅助开关管关断时激磁电流被导入其寄生电容中，并被电路充分利用，提升了变换器整机效率。此外，本发明提出的变换器还实现了主开关管的零电压开关和升压二极管的自然开关，电路中各连通二极管也都实现了自然开关。本发明提出的变换器解决了现有技术中变换器拓扑复杂、成本较高、整机效率偏低的技术问题，在实际应用中具有良好的可推广性。

技术领域

本发明涉及一种软开关功率因数校正变换器，更具体的，涉及一种应用于大、中功率场合的零电压转换功率因数校正变换器。

背景技术

在各类电力电子装置前级增加单相功率因数校正变换器是目前解决电网谐波污染的主要途径。在单相功率因数校正变换器拓扑中，通用的无桥Boost PFC变换器由于大幅降低了导通损耗，成为大、中功率应用场合较为理想的变换器拓扑。但其固有的高共模干扰给它在工业界的应用带来很大的局限性。针对上述问题，已有文献提出了半无桥Boost PFC变换器，如图1所示。该变换器通过增加两个回路二极管(慢恢复二极管)将电源与功率地连接起来，大幅降低了无桥Boost PFC变换器的共模干扰。同时保留了无桥Boost PFC变换器导通损耗低的优势，并适合工作于电感电流连续模式(Continuous Current Mode,CCM)，是无桥Boost PFC变换器中最有发展前途的改进变换器拓扑。

半无桥Boost PFC变换器仅降低了导通损耗，对于降低开关损耗，目前的研究主要集中在零电压转换技术(Zero-Voltage Transition,ZVT)上。总体而言，ZVT技术均可大幅减小变换器升压二极管的反向恢复损耗，实现主开关管的零电压开关(Zero-VoltageSwitching,ZVS)并且不增加主开关器件的电压应力。而如何降低辅助开关管的开关损耗是进一步提升效率的关键。目前，ZVT技术的研究可分为两类，其一是在主电路中增加各类以谐振电感和谐振电容为主的有源辅助谐振支路以实现辅助开关管的软关断；其二是在主电路中增加各类以自耦变压器为主的有源辅助谐振支路以实现辅助开关管的准零电流关断(Zero-Current Switching,ZCS)。相较而言，后一类方案可以进一步减小辅助开关管的关断损耗，提升整机效率。但由于自耦变压器在辅助开关管关断时存在激磁电流，形成环流后使得谐振电感与辅助开关管寄生电容产生寄生振荡。这会降低此类变换器的功率因数，同时还增加了辅助开关管的关断损耗。

为解决以上问题，专利CN202034900U公开了一种ZVT半无桥Boost PFC变换器拓扑，如图2所示。该变换器的有源辅助谐振支路增加了一个RCD箝位网络，由箝位二极管D_c、箝位电容C_c和箝位电阻R_c组成。其作用是当辅助开关管关断时，大部分自耦变压器激磁电流被导入RCD箝位网络并在箝位网络中消耗掉，进而在辅助开关管实现准ZCS关断的同时抑制其寄生振荡。这种方法存在两个主要问题，其一，RCD箝位网络会使得变换器拓扑复杂化并增加其体积和成本；其二，自耦变压器激磁能量全部在电路中被消耗掉，而RCD箝位网络自身也存在一定的损耗，因此无法提升整机效率。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种ZVT半无桥功率因数校正变换器，同样可以实现辅助开关管的准ZCS关断并抑制其寄生振荡，还能够解决现有技术中变换器拓扑复杂、成本较高、整机效率偏低的技术问题。

本发明提出的一种ZVT半无桥功率因数校正变换器，包括半无桥Boost PFC变换器主电路和有源辅助谐振支路；其中：