(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110417244 A(43)申请公布日 2019.11.05
(21)申请号 201910793716.4(22)申请日 2019.08.27
(71)申请人 深圳市双平电源技术有限公司
地址 518000 广东省深圳市龙岗区龙城街
道中心城龙岗天安数码创新园三号厂房A1401(72)发明人 韦伟平 雷丽萍
(74)专利代理机构 深圳市神州联合知识产权代
理事务所(普通合伙) 44324
代理人 周松强(51)Int.Cl.
H02M 1/08(2006.01)H02M 1/092(2006.01)H02M 7/5387(2007.01)
权利要求书2页 说明书9页 附图8页
CN 110417244 A(54)发明名称
一种高频斩波软开关调压电路(57)摘要
本发明公开了一种高频斩波软开关调压电路，该电路包括有辅助斩波调压电路、主斩波调
辅助斩波压电路、PWM驱动控制电路和输出电路，
调压电路与主斩波调压电路连接，输出电路与主斩波调压电路连接，主斩波调压电路和辅助斩波调压电路还均与PWM驱动控制电路连接，由PWM驱动控制电路控制主斩波调压电路和辅助斩波调压电路的通断，外部输入高压直流电对辅助斩波调压电路与主斩波调压电路的并联结构输入，斩波输出通过输出电路后连接到回路负载上。在PWM驱动控制电路的控制下，在输出电路上得到可调的直流电压和电流，并在PWM驱动控制电路的控制下实现开关器件的软开关过程，降低开关器件的损耗，提升电路的安全性。
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权 利 要 求 书
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1.一种高频斩波软开关调压电路，其特征在于，该电路包括有辅助斩波调压电路、主斩波调压电路、PWM驱动控制电路和输出电路，所述辅助斩波调压电路与主斩波调压电路连接，所述输出电路与主斩波调压电路连接，所述主斩波调压电路和辅助斩波调压电路还均与PWM驱动控制电路连接，由PWM驱动控制电路控制主斩波调压电路和辅助斩波调压电路的通断；外部输入高压直流电对辅助斩波调压电路与主斩波调压电路的并联结构输入，斩波输出通过输出电路后连接到电路负载上，在电路负载上得到可调节的输出电压。
2.如权利要求1所述的高频斩波软开关调压电路，其特征在于，所述主斩波调压电路包括有第一二极管和第一IGBT管，所述第一二极管的阴极连接外部输入高压直流电的正极，所述第一二极管的阳极连接第一IGBT管的集电极，所述第一IGBT管的栅极连接PWM驱动控制电路，所述第一IGBT管的发射极连接输入高压直流电的负极。
3.如权利要求2所述的高频斩波软开关调压电路，其特征在于，所述主斩波调压电路还包括有第一电容，所述第一电容的一端连接在第一IGBT管与第一二极管的公共端，所述第一电容的另一端连接第一IGBT管的发射极与外部输入高压直流电负极的公共端。
4.如权利要求3所述的高频斩波软开关调压电路，其特征在于，所述辅助斩波调压电路包括有第二IGBT管、第二二极管、第三二极管、第二电容和第一电感；所述第三二极管的阴极连接外部输入高压直流电的正极，所述第三二极管的阳极连接第二二极管的的阴极，所述第二二极管的阳极连接第二IGBT管集电极，所述第二IGBT管的发射极连接外部输入高压直流电的负极，所述第二IGBT管的栅极连接PWM驱动控制电路；所述第一电感的一端连接第二IGBT管的集电极和第二二极管的阳极的公共端，所述第一电感的另一端连接第一二极管的阳极和第一IGBT管的集电极的公共端，所述第二电容的一端连接第三二极管和第二二极管的公共端的公共端，所述第二电容的另一端连接第一电感、第一二极管和第一IGBT管的公共端。
5.如权利要求4所述的高频斩波软开关调压电路，其特征在于，所述输出电路包括有第二电感、第三电容以及回路负载，所述第二电感的一端连接外部输入高压直流电的正极，所述第二电感的另一端连接第三电容的一端，所述第三电容的另一端连接第一二极管的阳极与第一IGBT管的集电极的公共端，所述回路负载与第三电容并联。
6.如权利要求5所述高频斩波软开关调压电路，其特征在于，所述PWM驱动控制电路包括有第一脉宽调制单元、第二脉宽调制单元和零压检测器，所述零压逻辑检测单元包括有零压检测器和非门，所述零压检测器用于检测其输入端电压，如零压检测器的输入端电压为0V，则其输出端输出低电平，如零压检测器的输入端电压不为0V，则其输出端输出高电平；所述零压检测器的输入端连接第一IGBT管的集电极，所述第一IGBT管的的集电极处电压为0V时引起零压检测器的输出端输出逻辑“0”，所述零压检测器的输出端连接非门的输入端，所述零压检测器的的输出端还同时连接到第一脉宽调制单元，非门的输出端连接第二脉宽调制单元；外部PWM信号也同时接入第一脉宽调制单元和第二脉宽调制单元。
7.如权利要求6所述高频斩波软开关调压电路，其特征在于，所述第一脉宽调制单元包括有第一或非门和第一脉冲驱动器，所述第一或非门的输入端连接非门的输出端和外部PWM信号，所述第一或非门的输出端连接第一脉冲驱动器的输入端，所述第一脉冲驱动器在输出端生成第一脉冲信号，驱动控制第一IGBT管的通断；
所述第二脉宽调制单元包括有第二或非门、第二脉宽检测器、传输光耦和第二脉冲驱
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动器，所述第二或非门的输入端连接零压检测器的输出端和外部PWM信号，所述第二或非门的输出端连接第二脉宽检测器的输入端，所述第二脉宽检测器的输出端连接传输光耦的输出端，所述传输光耦的输出端连接第二脉冲驱动器，所述第二脉冲驱动器生成第二脉冲信号，驱动控制第二IGBT管的通断；
所述第一或非门的输出端还与第二或非门的输入端连接；所述第二脉宽检测器用于检测其输入端的信号宽度，如第二脉宽检测器输入端的信号宽度窄于设定宽度，则允许该信号通过其输出端输出，否则不允许输出。
8.如权利要求7所述的高频斩波软开关调压电路，其特征在于，所述PWM驱动控制电路还包括有第一光耦合器，所述第一光耦合器的输入端与外部PWM信号连接，所述第一光耦合器的输出端同时接入第一脉宽调制单元和第二脉宽调制单元。
9.如权利要求8所述的高频斩波软开关调压电路，其特征在于，所述PWM驱动控制电路还包括有过流检测器和第二光耦合器，所述过流检测器的检测端连接第一IGBT管的集电极，所述过流检测器的输出端与第二光耦合器的输入端连接，所述第二光耦合器的输出端连接外部控制中心；
所述过流检测器用于检测其输入端的电流幅值，如过流检测器输入端的电流幅值高于其设定电流幅值，则其输出端输出报警信号，否则过流检测器不输出；
所述第二脉宽检测器还连接过流检测器，如第二脉宽检测器的输入端的信号宽度宽于设定宽度，则触发过流检测器的输出端发出报警信号。
10.如权利要求9所述的高频斩波软开关调压电路，其特征在于，所述PWM驱动控制电路延迟开关，所述延迟开关的输入端与外部PWM信号，外部PWM信号高电平时延迟开关延迟开启过流检测器。
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说 明 书
一种高频斩波软开关调压电路
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技术领域
[0001]本发明属于高频转换电路技术领域，特别涉及一种PWM调压电路。
背景技术
[0002]斩波电路应用在具体的电力电路中，用于将特定直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，为电路提供开关电源。
[0003]电力电路中通常使用大功率半导体电子器件作为电子开关实现斩波，在高频环境下，大功率半导体电子器件往往在大电压下开通，在大电流下下关断，也就是说高频环境下的开关器件往往处于硬开关状态。
[0004]硬开关状态在具体的电力电路运行时存在以下问题：首先，开关器件的高频通断在感性和容性负载中会产生很大的瞬时功耗，且总功耗将随开关器件的开关频率的增加而增加，过大的瞬时功耗将使得开关器件结温升高，开关器件的稳定性受到威胁；其次，开关器件高频通断产生的尖峰电压或尖峰电流会造成开关器件的二次击穿；最后，开关器件在高频通断时产生的高幅值电压突变和电流突变也将对电路造成严重的电磁干扰，影响整个电路的正常运行。
[0005]为克服硬开关存在的问题，今年来，国内外陆续出现多种零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)。
[0006]理想的零电流软关断过程为电流先下降到零，电压在缓慢上升中断态值，因此此关断过程中的开关损耗理论上接近为零。而理想上的零电压软开通过程为电压先下降到零，电流再缓慢上升至通态值，因此开通过程的开关损耗理论上也近似为零。[0007]然而，如何将上述软开关思路应用到具体电路中，实现斩波电路中开关器件的软开软关，现有技术中并未提出成熟且合适的技术方案。发明内容
[0008]为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种开关器件的导通过程与关断过程均实现软开关过程的高频斩波软开关电路。[0009]为实现上述目的，本发明的技术方案如下：[0010]本发明提供一种高频斩波软开关调压电路，该电路包括有PWM驱动控制电路、主斩波调压电路、辅助斩波调压电路和输出电路。[0011]高频交变电路下，设置斩波电路可将网压整流滤波输出的高压直流电压或电流成为指定可调的幅值的直流电压和电流，变换过程均在特定的控制脉宽信号输入的条件下受控完成。
[0012]本电路中的PWM驱动控制电路包括有第一脉宽调制单元、第二脉宽调制单元和零压检测器，零压逻辑检测单元包括有零压检测器和非门，零压检测器用于检测其输入端电压，如零压检测器的输入端电压为0V，则其输出端输出低电平，如零压检测器的输入端电压不为0V，则其输出端输出高电平；所述零压检测器的输入端连接第一IGBT管的集电极，第一
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IGBT管的的集电极处电压为0V时引起零压检测器的输出端输出逻辑“0”，零压检测器的输出端连接非门的输入端，零压检测器的的输出端还同时连接到第一脉宽调制单元，非门的输出端连接第二脉宽调制单元，；外部PWM信号也同时接入第一脉宽调制单元和第二脉宽调制单元。设置零压检测器用于检测第一IGBT管的集电极电压，如该点电压降至误差允许的0V内时，零压检测器输出逻辑“0”，进一步通过非门控制第一脉宽调制单元和第二脉宽调制单元切换输出。
[0013]外部PWM信号输入高电平的时刻，第二脉宽调制单元将发出控制信号，控制第二IGBT管限时导通，当第二脉宽调制单元结束输出，第二IGBT管受控截后，第一脉宽调制单元开始输出控制信号，控制第一IGBT管导通直至外部PWM信号停止输入。PWM驱动控制电路用于分时驱动第一脉宽调制单元和第二脉宽调制单元，保证在外部PWM信号有高电平输入时，第一IGBT管和第二IGBT管中择一导通。[0014]进一步地，第一脉宽调制单元包括有第一或非门和第一脉冲驱动器，第一或非门的输入端连接非门的输出端和外部PWM信号，第一或非门的输出端连接第一脉冲驱动器的输入端，第一脉冲驱动器在输出端生成第一脉冲信号，驱动控制第一IGBT管的通断；[0015]第二脉宽调制单元包括有第二或非门、第二脉宽检测器、传输光耦和第二脉冲驱动器，第二或非门的输入端连接零压检测器的输出端和外部PWM信号，第二或非门的输出端连接第二脉宽检测器的输入端，第二脉宽检测器的输出端连接传输光耦的输出端，传输光耦的输出端连接第二脉冲驱动器，第二脉冲驱动器生成第二脉冲信号，驱动控制第二IGBT管的通断；
[0016]第一或非门的输出端还与第二或非门的输入端连接；由此保证在同一时刻，第一脉宽调制单元和第二脉宽调制单元中仅一路信号选通。[0017]第二脉宽检测器用于检测其输入端的信号宽度，如第二脉宽检测器输入端的信号宽度窄于设定宽度，则允许该信号通过其输出端输出，否则不允许输出。进一步地，PWM驱动控制电路还包括有第一光耦合器，所述第一光耦合器的输入端与外部PWM信号连接，所述第一光耦合器的输出端同时接入第一脉宽调制单元和第二脉宽调制单元。为将外部PWM信号与高频环境隔离开来，防止输入到电路中的PWM信号受污染，因此在PWM驱动控制电路中设置第一光耦合器，从源头得到较为纯净的PWM输入。当然，设置了第一光耦合器后，外部PWM信号经过第一光耦合器之后反相。[0018]进一步地，PWM驱动控制电路还包括有过流检测器和第二光耦合器，过流检测器的检测端连接第一IGBT管的集电极，过流检测器的输出端与第二光耦合器的输入端连接，第二光耦合器的输出端连接外部控制中心；过流检测器检测到第一IGBT管集电极端出现过高电流则将该过流信息报送外部控制中心。大电压往往伴随着高电流，在第一IGBT管的集电极上连接过流检测器的检测端，如检测端检测到第一IGBT管的集电极出现大电流，则代表第一IGBT管工作异常，存在已经受损的可能，此时过流检测器输出逻辑判断信号外部控制中心，方便外部控制中心及时关停电路，防止电路进一步受损并方便更换。[0019]进一步地，PWM驱动控制电路延迟开关，延迟开关的输入端与外部PWM信号，外部PWM信号高电平时延迟开关延迟开启过流检测器进行第一IGBT管集电极端的过流逻辑检测。由于IGBT管的导通与关断需要时间，如在第一脉宽调制单元输出导通信号的瞬间直接测量第一IGBT管的集电极电流，则必将得到第一IGBT管处于高电流状态，这样的测试结果
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将毫无疑义。本申请中设置延迟开关，外部高电平信号输入高电平后，延迟开关延迟适当时间，在该事件内第一IGBT管应已完成动作，延迟后测量第一IGBT管集电极电流，如此时第一IGBT管集电极仍处于高电流状态，则认为第一IGBT管必然存在故障，该信息将反馈至外部控制中心，方便外部控制中心对系统做故障分析与进一步地关停控制。[0020]本电路中的主斩波调压电路包括有第一二极管和第一IGBT管，第一二极管的阴极连接输入高压直流电的正极，第一二极管的阳极连接第一IGBT管的集电极，第一IGBT管的栅极连接PWM驱动控制电路，第一IGBT管的发射极连接外部输入高压直流电的负极。[0021]进一步地，主斩波调压电路还包括有第一电容，第一电容的一端连接在第一IGBT管的集电极与第一二极管的公共端，第一电容的另一端连接第一IGBT管的发射极与外部输入高压的负极的公共端。
[0022]本电路中的辅助斩波调压电路包括有第二IGBT管、第二二极管、第三二极管、第二电容和第一电感；第三二极管的阴极连接外部输入高压直流电的正极，第三二极管的阳极连接第二二极管的的阴极，第二二极管的阳极连接第二IGBT管集电极，第二IGBT管的发射极连接外部输入高压直流电的负极，第一电感的一端连接第二IGBT管的集电极和第二二极管的阳极的公共端，第一电感的另一端连接第一二极管的阳极和第一IGBT管的集电极的公共端，第二电容的一端连接第三二极管和第二二极管的公共端的公共端，第二电容的另一端连接第一电感、第一二极管和第一IGBT管的公共端。[0023]本电路中的输出电路包括有第二电感、第三电容以及回路负载，第二电感的一端外部输入高压直流电的正极，第二电感的另一端连接第一二极管的阳极与第一IGBT管的集电极的公共端连接，回路负载与第三电容并联。[0024]本发明的优势在于：利用本发明提供的高频斩波软开关调压电路，可以使得上述电路在PWM驱动控制电路的控制下，在输出电路上得到指定幅值范围的可调直流电，并在PWM驱动控制电路中脉冲发生变化时实现开关器件的软开关过程，降低开关器件的损耗，提升电路的安全性。
附图说明
[0025]图1是本发明具体实施方式中所实现的调压电路与前段整流电路和滤波电路结合的整体电路架构图。
[0026]图2是图1中A部分的局部放大图。[0027]图3是图1中B部分的局部放大图。
[0028]图4是本发明具体实施方式中所实现的电路的波形图。其中，a为PWM驱动控制电路的输入波形图，b为PWM驱动控制电路中第二脉冲驱动器的输出波形图，c为PWM驱动控制电路中第一脉冲驱动器的输出波形图，d为第一IGBT管上电压与电流的变化曲线，e为第二IGBT管上电压与电流的变化曲线。
[0029]图5是具体实施方式一种所实现的小功率环境下高频斩波调压电路的电路原理图。
[0030]图6是具体实施方式二种所实现的大功率环境下高频斩波调压电路的电路原理图。
[0031]图7是具体实施方式三种所实现的超大功率环境下高频斩波调压电路的电路原理
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图。
具体实施方式
[0032]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033]为实现上述目的，本发明的技术方案如下：[0034]本电路在具体工作时，其电路架构如图1-3所示。[0035]本发明提供了一种高频斩波软开关调压电路，该电路包括有辅助斩波调压电路、主斩波调压电路和输出电路。[0036]进一步地，第一脉宽调制单元包括有第一或非门和第一脉冲驱动器，第一或非门的输入端连接零压检测器的输出端和外部PWM信号，第一或非门的输出端连接第一脉冲驱动器，第一脉冲驱动器生成第一脉冲信号，驱动控制第一IGBT管的通断；[0037]而第二脉宽调制单元包括有第二或非门、第二脉宽检测器、传输光耦和第二脉冲驱动器，所述第二或非门的输入端连接零压检测器的输出端和外部PWM信号，所述第二或非门的输出端连接第二脉宽检测器的输入端，所述第二脉宽检测器的输出端连接传输光耦的输出端，所述传输光耦的输出端连接第二脉冲驱动器，所述第二脉冲驱动器生成第二脉冲信号，驱动控制第二IGBT管IGBT2的通断。
[0038]PWM驱动控制电路还包括有第一光耦合器，第一光耦合器的输入端与外部PWM信号连接，第一光耦合器的输出端同时接入第一脉宽调制单元和第二脉宽调制单元。为将外部PWM信号与高频环境隔离开来，防止输入到电路中的PWM信号受污染，因此在PWM驱动控制电路中设置第一光耦合器，从源头得到较为纯净的PWM输入。
[0039]PWM驱动控制电路还包括有过流检测器和第二光耦合器，过流检测器的检测端连接第一IGBT管IGBT1的集电极，过流检测器的输出端与第二光耦合器的输入端连接，第二光耦合器的输出端连接外部控制中心；过流检测器检测到第一IGBT管IGBT1集电极端与发射极端之间出现过高电流则将该过流信息报送外部控制中心。大电压往往伴随着高电流，在第一IGBT管IGBT1的集电极上连接过流检测器的检测端，如检测端检测到第一IGBT管IGBT1的集电极出现大电流，则代表第一IGBT管IGBT1工作异常，存在受损的可能，此时过流检测器输出逻辑判断信号直接立即停止外部PWM信号输入，并输送到外部控制中心，方便外部控制中心及时关停电路或进一步操作，防止电路进一步受损。[0040]PWM驱动控制电路延迟开关，延迟开关的输入端与外部PWM信号，外部PWM信号高电平时延迟开关延迟开启过流检测器进行第一IGBT管IGBT1集电极端的过流逻辑检测，设置延迟开关的目的在于，在外部PWM信号出现后，第一IGBT管IGBT1和第二IGBT管IGBT2自身的通断存在延迟，电路应等待第一IGBT管IGBT1和第二IGBT管IGBT2完全通断后才检测其过流逻辑。
[0041]主斩波调压电路包括有第一二极管D1和第一IGBT管IGBT1，第一二极管D1的阴极连接外部高压直流电的正极，第一二极管D1的阴极连接第一IGBT管IGBT1的集电极，第一IGBT管IGBT1的栅极连接PWM驱动控制电路，第一IGBT管IGBT1的发射极连接外部指定高压直流电的负极。
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主斩波调压电路还包括有第一电容C3，第一电容C3的一端连接在第一IGBT管
IGBT1与第一二极管D1的公共端，第一电容C3的另一端连接第一IGBT管IGBT1与外部指定幅值高压直流电的负极的公共端。
[0043]辅助斩波调压电路包括有第二IGBT管IGBT2、第二二极管D2、第三二极管D3、第二电容C2和第一电感L2；第三二极管D3的阴极连接连接外部指定幅值高压直流电的正极，第三二极管D3的阳极连接第二二极管D2的的阴极，第二二极管D2的阳极连接第二IGBT管IGBT2集电极，第二IGBT管IGBT2的发射极连接外部指定幅值高压直流电的负极，第一电感L2的一端连接第一IGBT管IGBT1和第一二极管D1的公共端，第一电感L2的另一端连接第二二极管D2和第二IGBT管IGBT2的公共端，第二电容C2的一端连接第三二极管D3和第二二极管D2的公共端，第二电容C2的另一端连接第一电感L2与第一二极管D1的公共端。[0044]输出电路包括有回路负载RL、第二电感L1和第三电容C1，第二电感L1的一端连接外部高压直流电的正极，第二电感L1的另一端连接第一二极管D1与第一IGBT管IGBT1的公共端连接，第三电容C1的一端连接第二电感L1与外部高压直流电的正极的公共端，第三电容C1的另一端连接第二电感L1与第一IGBT管IGBT1的公共端，回路负载RL与第三电感C1并联。
[0045]外部380V三相交变电输入后，经整流电路和滤波电容的整理，成为约530V不可调的直流电压，该530V不可调的直流电压输入到本电路中后，将在输出电路上产生0～530V可调幅值的直流电压供给负载。
[0046]外部PWM信号对PWM驱动控制电路输入后，将从第一脉驱动器中输出P1，或从第二脉冲驱动器中输出P2，外部PWM信号、P1和P2的波形图如图4所示。[0047]外部PWM信号开始对电路输入，在0～T1时间内，外部PWM信号输入低电平，在该时间段内第一脉冲驱动器与第二脉冲驱动器均无脉宽信号输出，第一IGBT管IGBT1与第二IGBT管IGBT2上流过的电流均为0。此时第二电感上在先存储的能量流经回路负载和第一二极管D1后形成回路，因此0～T1时间内，作为回路负载的回路负载上的电流由电感提供。而与此同时，由于第一IGBT管IGBT1和第二IGBT管IGBT2此时均处于截止状态，因此在该时间内第一IGBT管IGBT1的集电极与第二IGBT管IGBT2的集电极处均保持稳定高电压。[0048]在T1时刻，外部PWM信号翻转，对电路输入高电平，此时PWM驱动控制电路将保持第一脉冲驱动器不动而从第二脉冲驱动器中输出高电平，此时第二IGBT管IGBT2受控导通，此时第一电感L2上流过电流，由于电感本身阻碍电流变化的特性，则第二IGBT管IGBT2的集电极处的电流从T1时刻开始缓慢攀升。在T1时刻第二IGBT管IGBT2受控导通的瞬间，其集电极与发射极之间的电压在驱动脉冲的控制下迅速降至0V，因此在T1时刻，第二IGBT管实现了近乎零电流导通(ZCS)。[0049]在T1～T2过程中，P2保持输出，第二IGBT管IGBT2保持导通，在该时间内，由于第一电感L2对电流的阻碍作用，使得第二IGBT管IGBT2的集电极处电流(即第二IGBT管IGBT2的电流)缓慢上升，则第一IGBT管IGBT1集电极处电位下降，由此导致在T1～T2时间内第一IGBT管IGBT1的集电极处电压缓慢下降，并在T2时刻降为0V。[0050]在T2时刻，PWM驱动控制电路控制第一脉冲驱动器停止输出，此时的第一IGBT管的电压为0V，零压检测器检测出第一IGBT管IGBT1集电极与发射极之间端电压为0V，此时逻辑电平为0，输入第二非门的输入端，迫使第二脉冲驱动器成为0V。脉冲驱动器开始输出P1，第
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一IGBT管IGBT1导通，因此在T2时刻，第一IGBT管IGBT1实现了近乎零电压(ZVS)导通。而由于此时第二脉冲驱动器停止输出，第二IGBT管IGBT2开始关断，此时流经第一电感上的电流将出现减少趋势，因此第一电感L2将出于电感对电流变化的阻碍作用对第二电容C2和第二二极管D2放电，第二IGBT管IGBT2上的电流迅速降低，并在T3时刻降至0A，而在第二电感L1的电流逐渐降低的过程中，由于第一电感L2对第二电容C2放电，第二电容C2上的电压发生变化，第二电容C2出于电容对电压变换的阻碍作用，将缓慢提升第二IGBT管IGBT2集电极与发射极之间的电压，但由于同时存在第三二极管D3的钳位作用，第二IGBT管IGBT2的电压不能无限上升，第二电容C2两端的电压也被钳位到与输入的直流电压值，为第一IGBT管IGBT1零压关断做准备，仅在达到与外部530V直流电电压幅值相同时，第二IGBT管IGBT2的集电极电压保持稳定，因此在T2～T3时间内，第二IGBT管IGBT2也实现了近乎零电压关断(ZVS)，此过程中，第二电容C2逐渐充满电。[0051]在T2～T4过程中，P1保持输出，第一IGBT管IGBT1保持导通，输出电路中的第二电感L1和第三电容C1组成的LC滤波电路，输入直流电压直接输出到LC滤波电路的输入端，从而将能量传输给负载。[0052]在T4时刻，外部PWM信号翻转，对电路输入低电平，此时第一脉冲驱动器与第二脉冲驱动器均无脉宽信号输出，第一IGBT管IGBT1的在T4时刻受控截止，流经第一IGBT管IGBT1的电流迅速下降并降至0A，第一IGBT管IGBT1的集电极处的电位存在急剧上升趋势，为阻碍该趋势，第二电容中的电量开始泄放，第一电容C2开始充电，阻碍第一IGBT管IGBT1集电极与发射极之间电压上升，防止第一IGBT管IGBT1的电压陡增，实现第一IGBT管IGBT1在T4时刻实现近乎零电压关断(ZVS)。[0053]以上，外部PWM信号对电路中输入一个完整周期，该周期内第一IGBT管IGBT1和第二IGBT管IGBT2均分别实现了软开和软关，在最大程度上降低了开关器件的开关损耗，在保护电路、提高电路的安全性和稳定性的同时，最大程度上降低了电路损耗。[0054]为实现上述电路原理在不同功率等级电路中应用，本发明将提供三种不同实施方式如下，以下三种不同实施方式中，为适应期对应的功率应用环境，将主要针对其各自的主斩波调压电路和辅助斩波调压电路进行调整，而输出电路与PWM驱动控制电路保持不变，因此在说明不同功率环境下的具体实施方式时，将主要针对主斩波调压电路和辅助斩波调压电路进行说明，其他电路不再赘述。[0055]具体实施方式一：[0056]请参阅图5，本具体实施方式所实现的调压电路适用于中小功率环境下的斩波软开关调压。
[0057]在本具体实施方式所实现的电路中包括有主斩波调压电路、辅助斩波调压电路、输出电路和PWM驱动控制电路。辅助斩波调压电路与主斩波调压电路连接，输出电路与主斩波调压电路连接，主斩波调压电路和辅助斩波调压电路还均与PWM驱动控制电路连接，由PWM驱动控制电路控制主斩波调压电路和辅助斩波调压电路的通断；外部指定幅值高压直流电对辅助斩波调压电路与主斩波调压电路的并联结构输入，外部负载连接在输出电路上。
[0058]其中，在本具体实施方式所实现的斩波电路中，辅助斩波电路包括有钳位二极管D13、辅助电容C12、辅助电感L12、辅助斩波第一IGBT管IGBT121和辅助斩波第二IGBT管
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IGBT122，钳位二极管D13的阴极连接外部电源的正极，钳位二极管D13的阳极连接辅助斩波第一IGBT管IGBT121的集电极，辅助斩波第一IGBT管IGBT121的栅极连接辅助斩波第一IGBT管IGBT121的发射极，辅助斩波第一IGBT管IGBT121的发射极还与辅助斩波第二IGBT管IGBT122的集电极连接，辅助斩波第二IGBT管IGBT122的栅极与PWM驱动控制电路连接，辅助斩波第二IGBT管IGBT122的发射极连接外部电源的负极。
[0059]主斩波电路包括有主斩波第一IGBT管IGBT111和主斩波第二IGBT管IGBT112和主斩波电容C13，主斩波第一IGBT管IGBT111的集电极连接外部电源的正极，其栅极与其发射极短接，其发射极还与主斩波第二IGBT管IGBT112的集电极连接，主斩波第二IGBT管IGBT112栅极与PWM驱动控制电路连接，其发射极连接外部电源的负极。主斩波电容C13的一端连接主斩波第二IGBT管IGBT112的集电极，其另一端连接主斩波第二IGBT管IGBT112的发射极。
[0060]辅助电感L12的一端连接主斩波第二IGBT管IGBT112的集电极，其另一端连接辅助斩波第二IGBT管IGBT122的集电极，辅助电容C12的一端连接辅助电感L12与主斩波第二IGBT管IGBT112的公共端，另一端连接钳位二极管D13与辅助斩波第一IGBT管IGBT121的公共端。
[0061]小功率环境下，主斩波第一IGBT管IGBT111和辅助斩波第一IGBT管IGBT121采用半桥式结构。其中，将辅助斩波第一IGBT管IGBT121和辅助斩波第二IGBT管IGBT122上桥臂的栅极与集电极分别短路，只用其内部的二极管代替原有电路中的第一二极管和第二二极管，方便主斩波电路与辅助斩波电路排布成型，并在最大程度上减小电路的成型体积。[0062]具体实施方式二：[0063]请参阅图6，本具体实施方式中所实现的斩波电路适用于大功率的高频斩波调压电路。
[0064]在本具体实施方式所实现的斩波电路中包括有主斩波调压电路、辅助斩波调压电路、输出电路和PWM驱动控制电路。辅助斩波调压电路与主斩波调压电路连接，输出电路与主斩波调压电路连接，主斩波调压电路和辅助斩波调压电路还均与PWM驱动控制电路连接，由PWM驱动控制电路控制主斩波调压电路和辅助斩波调压电路的通断；外部指定幅值高压直流电对辅助斩波调压电路与主斩波调压电路的并联结构输入，外部负载连接在输出电路上。
[0065]其中，在本具体实施方式中，辅助斩波电路包括有辅助斩波IGBT管IGBT22、辅助二极管D22、钳位二极管D23、辅助电容C22和辅助电感L22，钳位二极管D23的阴极连接外部电源的正极，钳位二极管D23的阳极连接辅助二极管D22的阴极，辅助二极管D22的阴极连接辅助斩波IGBT管IGBT22的集电极，辅助斩波IGBT管IGBT22的栅极连接PWM驱动控制电路，辅助斩波IGBT管IGBT22的发射极连接外部电源的负极。[0066]主斩波调压电路包括有两个主斩波模块，每个主斩波模块均包括有主斩波第一IGBT管IGBT211、主斩波第二IGBT管IGBT212和主斩波电容C23，其中主斩波第一IGBT管IGBT211的集电极均与外部电源的正极连接，其栅极均与其发射极短接，其发射极均与主斩波第二IGBT管IGBT212的集电极连接，主斩波第二IGBT管IGBT212的栅极均与PWM驱动控制模块连接，其发射极均与外部电源的负极连接。
[0067]两个主斩波模块中的第一IGBT管IGBT211的发射极还相连，引出辅助斩波连接端。
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辅助电感C22的一端连接辅助斩波连接端，其另一端连接辅助斩波IGBT管IGBT22
的集电极，辅助电容C22的一端连接辅助电感与辅助斩波连接端的公共点，另一端连接辅助二极管D22与辅助斩波IGBT管IGBT22的公共端。[0069]大功率环境下，设置两个主斩波模块，可适应大功率的斩波需求，而与此同时，将主斩波模块中主斩波第一IGBT管IGBT211的栅极与发射极短接，可将该管用作二极管，方便电路成型。
[0070]具体实施方式三：[0071]请参阅图7，本具体实施方式适用于超大功率的高频斩波调压电路。[0072]在本具体实施方式所实现的电路中包括有主斩波调压电路、辅助斩波调压电路、输出电路和PWM驱动控制电路。辅助斩波调压电路与主斩波调压电路连接，输出电路与主斩波调压电路连接，主斩波调压电路和辅助斩波调压电路还均与PWM驱动控制电路连接，由PWM驱动控制电路控制主斩波调压电路和辅助斩波调压电路的通断；外部指定幅值高压直流电对辅助斩波调压电路与主斩波调压电路的并联结构输入，外部负载连接在输出电路上。
[0073]在本具体实施方式所实现的电路中，辅助斩波电路包括有若干个辅助斩波模块，每个辅助斩波模块均包括有钳位二极管D33、辅助二极管D32、辅助电感L32、辅助电容C32和辅助斩波IGBT管IGBT32，每个钳位二极管D33的阴极连接外部电源的正极，钳位二极管D32的阳极连接辅助二极管D32的阴极，辅助二极管D32的阴极连接辅助斩波IGBT管IGBT32的集电极，辅助斩波IGBT管IGBT32的栅极连接PWM驱动控制电路，辅助斩波IGBT管IGBT32的发射极连接外部电源的负极。
[0074]每个辅助电容C32的一端均连接对应辅助斩波IGBT管IGBT32与辅助二极管D32的公共端的集电极，其另一端均连接辅助电感C32的一端，辅助电感C32的另一端均连接辅助斩波IGBT管IGBT32的集电极，辅助电容C32与辅助电感L32的公共端还顺次连接并引出主斩波连接端。
[0075]主斩波电路包括有若干个主斩波模块，每个主斩波模块均包括有主斩波第一IGBT管IGBT311和主斩波第二IGBT管IGBT312，其中主斩波第一IGBT管IGBT311的集电极均与外部电源的正极连接，其栅极均与其发射极短接，其发射极均与主斩波第二IGBT管IGBT312的集电极连接，主斩波第二IGBT管IGBT312的栅极均与PWM驱动控制模块连接，其发射极均与外部电源的负极连接。
[0076]每个主斩波模块中的第一IGBT管IGBT311的发射极还顺次相连，引出辅助斩波连接端。
[0077]主斩波连接端与辅助斩波连接端连接。[0078]超大功率环境下，设置多个主斩波模块和多个辅助斩波模块，可适应大功率的斩波需求，而与此同时，将主斩波模块中主斩波第一IGBT管IGBT311的栅极与发射极短接，可将该管用作二极管，方便电路成型。技术人员可根据电路的功率需求增删主斩波模块副辅助斩波模块的数量。
[0079]本发明的优势在于：利用本发明提供的高频斩波软开关调压电路，可以使得上述电路在PWM驱动控制电路的控制下，在输出电路上得到指定幅值范围的可调直流电，并在PWM驱动控制电路中脉冲发生变化时实现开关器件的软开关过程，降低开关器件的损耗，提
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升电路的安全性。
[0080]以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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图1
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图2
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图3
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图4
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图5
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