[發明專利]能減輕功率開關額定電壓及額定電流的串聯諧振轉換器

無效

• 申請號: 201010286707.5
• 申請日: 2010-09-17
• 公開（公告）號: CN102403908A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 梁錦宏;陳璟全
• 申請（專利權）人: 天網電子股份有限公司
• 主分類號: H02M3/338
• 分類號: H02M3/338;H02H9/04;H02H9/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明涉及一種串聯諧振轉換器，尤指一種能減輕功率開關額定電壓及額定電流的串聯諧振轉換器，該串聯諧振轉換器能利用至少一泄放電阻，在關機時，將諧振電容上累積的高電壓迅速釋放至接地端，以使諧振電容的電壓瞬間歸零，使得在該串聯諧振轉換器關機再開機的瞬間，能降低諧振電容上的涌出電流，以有效降低第二功率開關切換時產生的峰值電壓及初次級側的峰值電流。

背景技術

近年來，由于電腦、周邊設備及許多電子儀器的操作頻率及效能(operating?frequency?and?efficiency)不斷提升，為了使該等電子設備或儀器均能獲得高效率、高可靠度及較高彈性范圍的直流輸入電壓，業者在設計直流對直流轉換器(DC?to?DC?Converter)時，盡可能將功率損失降到最低。因此，利用柔性切換技術所設計的諧振轉換器(Resonant?Converter)乃應運而生，諧振轉換器的主要原理是在變壓器的初級側，以串聯、并聯或串并聯方式，設置諧振電感及諧振電容等元件，并透過一諧振控制芯片，根據諧振原理，使其上的功率元件達到零電壓或零電流切換(zero?voltage?switch?or?zero?current?switch)，以有效降低功率元件的切換損失，進而提高整體轉換效率。另，由于諧振控制芯片及功率元件制作技術日益進步，且價格亦日趨便宜，故具有高效能、高操作頻率及結構簡單的諧振轉換器乃日漸受到業界喜愛，而廣泛地被應用至各式電子設備或儀器上，其中尤以串聯諧振轉換器(Series?Resonant?Converter)，因其在高輸入電壓下具備高效率且寬廣的輸出電壓范圍等特性，特別受到業界歡迎。

一般言，業界經常使用的串聯諧振轉換器，參閱圖1所示，包括一輸入電壓濾波電容C_in、一諧振控制芯片IC、一第一功率開關Q₁、一第二功率開關Q₂、一諧振電感L_r、一諧振電容C_r、一變壓器T₁、二個次級整流二極管D₁、D₂及一輸出電壓濾波電容C_out，其中該輸入電壓濾波電容C_in的正負極跨接在一直流輸入電壓V_in的正負極上，其上并聯有一組串接的該第一功率開關Q₁及第二功率開關Q₂，該第一功率開關Q₁及第二功率開關Q₂的柵極分別與該諧振控制芯片IC上對應的控制接腳相連接，若該諧振控制芯片IC以知名芯片制造商STMicroelectronics公司生產的型號為ST?L6599A的高電壓諧振控制器(high-voltage?resonant?controller)為例說明，該諧振控制芯片IC與該第一功率開關Q₁的柵極相連接的控制接腳的編號為HVG，該諧振控制芯片IC與該第二功率開關Q₂的柵極相連接的控制接腳的編號則為LVG，該第一功率開關Q₁的漏極是與該輸入電壓濾波電容C_in的正極相連接，其源極與該第二功率開關Q₂的漏極相連接，該第二功率開關Q₂的源極則連接至該輸入電壓濾波電容C_in的負極，使得該輸入電壓濾波電容C_in可提供一穩定的輸入電壓給該變壓器T₁使用，該變壓器T₁主要用以隔離，其上設有一初級繞組N_P及二個次級繞組N_S1、N_S2，該初級繞組N_P的一端與該諧振電容C_r的正極相連接，其另端透過一諧振電感L_r連接至該二功率開關Q₁、Q₂間的線路，該諧振電容C_r的負極則與該第二功率開關Q₂的源極相連接，該二個次級繞組N_S1、N_S2的一端分別連接至一輸出電壓濾波電容C_out的正極，其另端則分別與各該次級整流二極管D₁、D₂的負端相連接，各該次級整流二極管D₁、D₂的正端則分別連接至該輸出電壓濾波電容C_out的負極，使得該輸出電壓濾波電容C_out能提供一穩定的直流輸出電壓V_out給輸出端上所跨接的負載。此種現有的串聯諧振轉換器的工作原理，是利用該諧振控制芯片IC，根據串聯在初級側的該諧振電感L_r及諧振電容C_r的阻抗特性，控制該二功率開關Q₁、Q₂的切換頻率，使得該串聯諧振轉換器能依據輸出端上所跨接的負載大小，提供一穩定的輸出電壓。