[发明专利]一种高增益软开关Buck-Boost变换器

说明书

一种高增益软开关Boost变换器，该变换器包括主电路、辅助电路；所述主电路包括Buck‑Boost变换器、至少一个外衣单元。所述Buck‑Boost变换器包含主电感L1、功率开关管S1、二极管D1、电容C1。所述辅助电路包括零电流电感Lr、辅助电感Ls、零电压电容Cr、二极管D2、D3、D4。本发明变换器实现了功率开关管的零电压关断和零电流导通，消除了功率开关管S1上的开关损耗，可以提高变换器的效率。

技术领域

本发明涉及一种直流-直流变换器，具体涉及一种高增益软开关Buck-Boost变换器。

背景技术

在现有的开关电源技术中，Buck-Boost外衣电路很好的实现了高电压增益，但在高增益DC/DC变换器中，为了降低变换器成本和提高变换器的功率密度，就需要提高变换器的开关管工作频率。然而，目前实现变换器的高频工作仍然有困难，主要原因是随着变换器工作频率的提高，其开关管的开关损耗也会相应的增加，进而导致变换器的工作效率降低，发热量增加。另外，散热器体积和重量也随之增加。开关频率的升高主要产生以下两个问题：

(1)开关损耗问题：在功率开关管开关过程中，功率开关管的电压和电流均不为零，出现交叠面积，该面积就为功率开关管的开关损耗。开关损耗与开关频率之间成线性关系，开关频率的提高之后，开关损耗会有明显的增加。

(2)EMI(Electromagnetic Interference)电磁干扰效应：当变换器工作在高频率时，电压和电流变化较快，波形会出现明显的过冲，开关管会不得不产生较高的du/dt和di/dt，对电源自身和周边的电子设备会有影响，并且会有开关噪音，在开关频率的进一步提高之后，EMI问题会变得更加严峻。

针对现今的高增益DC/DC变换器存在的问题，采用软开关技术，理论上可以将开关损耗降至零，同时能减少EMI问题对电子器件的干扰。

发明内容

本发明提供一种高增益软开关Buck-Boost变换器，通过辅助电路使得功率开关管实现了零电压关断和零电流开通，降低了电路中功率开关管上的开关损耗。

本发明采取的技术方案为：

一种高增益软开关Buck-Boost变换器，该变换器包括主电路、辅助电路；

所述主电路包括Buck-Boost变换器、至少一个外衣单元；

所述Buck-Boost变换器包含主电感L1、功率开关管S1、二极管D1、电容C1；

功率开关管S1漏极连接输入电源的正极，二极管D1阳极连接电容C1一端，电容C1另一端分别连接主电感L1另一端、输入电源负极；

所述外衣单元包含电容Cn1、电容Cn2、电感Ln1、二极管Dn1，n为自然数，且n≥1，外衣单元包含五端口：端口①、端口②、端口③、端口④、端口⑤；

电容Cn1一端为端口①，电容Cn1另一端分别连接电感Ln1一端、二极管Dn1阴极，电感Ln1另一端为端口②，二极管Dn1阳极连接电容Cn2一端，电容Cn2另一端为端口③；二极管Dn1阴极为端口④，二极管Dn1阳极为端口⑤；

端口①连接到Buck-Boost变换器中二极管D1阴极，端口②连接到Buck-Boost变换器中二极管D1的阳极，端口③连接到输入电源负极；

所述辅助电路包括零电流电感Lr、辅助电感Ls、零电压电容Cr、二极管D2、D3、D4；

零电流电感Lr一端连接Buck-Boost变换器中功率开关管S1源极；

零电流电感Lr另一端分别连接第一外衣单元中的电容C11的一端、Buck-Boost变换器中二极管D1阴极、主电感L1一端；

二极管D2阴极分别连接输入电源阳极、功率开关管S1漏极；