[發明專利]支持隔離級中的軟切換的兩級共振轉換器

有效

• 申請號: 201180029277.1
• 申請日: 2011-04-21
• 公開（公告）號: CN102948057B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 劉馬丁
• 申請（專利權）人: 弗萊克斯電子有限責任公司
• 主分類號: H02M3/06
• 分類號: H02M3/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及轉換器拓撲領域。更具體而言，本發明涉及一種兩級共振DC/DC轉換器。

背景技術

在DC/DC轉換器中，將DC輸入電壓轉換成更低DC輸出電壓。為了滿足安全要求，通常需要精確調節輸出電壓并且到輸出隔離的輸入是有必要的。

圖1是現有技術的兩級轉換器100的示意圖。兩級轉換器100包括功率因子校正(PFC)升壓轉換器120和隔離降壓型轉換器140。PFC升壓轉換器120向隔離降壓型轉換器140提供高電壓DC電流。隔離降壓型轉換器140將高電壓DC電流轉換成低電壓DC電流。

在這一轉換器和其它現有技術的轉換器中，第二級的開關在硬切換條件之下工作從而造成高切換損耗并且由此影響轉換器的總效率而且限制切換頻率。此外，第二級需要用于在異常條件期間、比如在輸出短路期間提供過電流保護的限流電路。對過電流保護的這一需要增加了控制電路的復雜性。

在本領域中需要的是一種減少切換損耗的簡化DC/DC轉換器設計。

發明內容

在本發明的一個方面中，一種共振轉換器包括：可控電流源；共振儲能電路，耦合到電流源；以及隔離降壓型轉換器，耦合到共振儲能電路。隔離降壓型轉換器具有輸出。共振儲能電路使隔離降壓型轉換器中的開關能夠在軟切換條件下切換。

在一些實施例中，可控電流源是開關模式型電流源。在一些實施例中，共振轉換器還包括：功率因子校正(PFC)升壓轉換器，耦合到可控電流源的輸入，其中PFC升壓轉換器被配置成向可控電流源的輸入提供電壓。在一些實施例中，PFC升壓轉換器被配置成向可控電流源的輸入提供DC輸入電壓，并且隔離降壓型轉換器被配置成向隔離降壓型轉換器的輸出提供DC輸出電壓。在一些實施例中，隔離降壓型轉換器包括由半橋轉換器、全橋轉換器和推挽轉換器所構成的群組中的一個。

在一些實施例中，隔離降壓型轉換器包括推挽轉換器，推挽轉換器包括：變壓器，具有第一初級繞組、第二初級繞組、第一次級繞組和第二次級繞組，其中可控電流源耦合到在第一初級繞組與第二初級繞組之間的節點以形成初級中心抽頭；第一初級開關，耦合于第一初級繞組與可控電流源之間；以及第二初級開關，耦合于第二初級繞組與可控電流源之間。

在一些實施例中，推挽轉換器還包括：第一次級二極管，耦合于第一次級繞組與隔離降壓型轉換器的輸出之間；以及第二次級二極管，耦合于第二次級繞組與隔離降壓型轉換器的輸出之間。

在一些實施例中，推挽轉換器還包括：第一初級電感器，耦合于第一初級繞組與第一初級開關之間；以及第二初級電感器，耦合于第二初級繞組與第二初級開關之間。

在一些實施例中，推挽轉換器還包括：第一次級電感器，耦合于第一次級繞組與隔離降壓型轉換器的輸出之間；以及第二次級電感器，耦合于第二次級繞組與隔離降壓型轉換器的輸出之間。

在一些實施例中，推挽轉換器還包括：第一次級開關，耦合于第一次級繞組與隔離降壓型轉換器的輸出之間；以及第二初級開關，耦合于第二初級繞組與隔離降壓型轉換器的輸出之間。

在一些實施例中，隔離降壓型轉換器包括全橋轉換器，全橋轉換器包括：變壓器，具有第一初級繞組、第一次級繞組和第二次級繞組；第一初級開關，耦合于第一初級繞組的第一端子與可控電流源之間；第二初級開關，耦合于第一初級繞組的第二端子與可控電流源之間；第三初級開關，耦合于第一初級繞組的第一端子與可控電流源之間，其中第一初級開關和第三初級開關通過共同節點耦合到第一初級繞組的第一端子；以及第四初級開關，耦合于第一初級繞組的第二端子與可控電流源之間，其中第二初級開關和第四初級開關通過共同節點耦合到第一初級繞組的第二端子。

在一些實施例中，全橋轉換器還包括：第一次級二極管，耦合于第一次級繞組與隔離降壓型轉換器的輸出之間；以及第二次級二極管，耦合于第二次級繞組與隔離降壓型轉換器的輸出之間。

在一些實施例中，全橋轉換器還包括耦合于第一初級繞組的第一端子與第一初級開關和第三初級開關的共同節點之間的初級電感器。

在一些實施例中，全橋轉換器還包括耦合于第一次級繞組和第二次級繞組之間的共同節點與隔離降壓型轉換器的輸出之間的次級電感器。

在一些實施例中，全橋轉換器還包括：第一次級開關，耦合于第一次級繞組與隔離降壓型轉換器的輸出之間；以及第二次級開關，耦合于第二次級繞組與隔離降壓型轉換器的輸出之間。