[發(fā)明專利]開關調(diào)節(jié)器及其控制設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210234567.6
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN102868300A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設計）人: 陳建
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張鑫

相關申請的交叉引用?

本申請基于2011年7月7日提交的日本專利申請No.2011-150974并要求其優(yōu)先權，該申請的內(nèi)容通過引用結合于此。?

技術領域

本發(fā)明涉及開關調(diào)節(jié)器以及開關調(diào)節(jié)器的控制設備，具體地涉及在啟動或負載快速變化時抑制硬開關和短路電流的發(fā)生的開關調(diào)節(jié)器以及開關調(diào)節(jié)器的控制設備。?

背景技術

實現(xiàn)高效率和低噪聲的現(xiàn)有開關調(diào)節(jié)器包括通過使用串聯(lián)連接的電感和電容的諧振操作來進行軟開關的電流諧振型開關調(diào)節(jié)器。?

圖12示出一般采用的電流諧振型開關調(diào)節(jié)器的構造示例。?

該調(diào)節(jié)器具有串聯(lián)連接的高側(cè)開關Qa和低側(cè)開關Qb以構成并聯(lián)連接到DC（直流）電源Ed的開關電路。開關Qa和Qb具有反并聯(lián)連接到相應開關的內(nèi)置體二極管Da和Db。由變壓器T的初級繞組P1和諧振電容器Cr構成的串聯(lián)連接電路并聯(lián)連接到低側(cè)開關Qb。串聯(lián)連接的諧振電路由變壓器T的漏電感和諧振電容器Cr構成。?

變壓器T的次級繞組S1和S2連接到包括二極管D1和D2、以及平滑電容器Co的全波整流和平滑電路。負載Ro連接到全波整流和平滑電路。全波整流和平滑電路的輸出側(cè)還連接到用于開關Qa和Qb的導通-截止（ON-OFF）控制的電路，該電路包括誤差放大電路1、電壓控制振蕩電路（VCO）2、控制電路3、以及驅(qū)動電路4。?

該開關調(diào)節(jié)器設置其中開關Qa和Qb兩者都處于截止狀態(tài)的時滯（dead?time），且這些開關以約50%的占空比交替地重復導通和截止操作。電流諧振操作在包括諧振電容器Cr、以及變壓器T的初級繞組P1及次級繞組S1和S2的漏電感的電路中發(fā)生，從而進行從變壓器T的初級側(cè)到次級側(cè)的電力傳輸。?來自變壓器T的次級側(cè)的輸出被二極管D1和D2整流，并且通過平滑電容器Co變得平滑，從而傳送DC輸出電壓。該輸出電壓由誤差放大電路1檢測。電壓控制振蕩電路2控制其與該輸出電壓相對應的振蕩頻率。控制電路3和驅(qū)動電路4進行兩個開關Qa和Qb的交替導通-截止控制。由此，使該輸出電壓穩(wěn)定。?

電流諧振型開關調(diào)節(jié)器的優(yōu)點之一在于，該調(diào)節(jié)器通過使用開關Qa和Qb的體二極管Da和Db來進行軟開關。在高側(cè)開關Qa處于截止狀態(tài)而低側(cè)開關Qb處于導通狀態(tài)（其中電流I_Qb沿著圖12中的箭頭方向流經(jīng)開關Qb）的狀態(tài)中，如果從該狀態(tài)起低側(cè)開關Qb截止，則已在開關Qb中流動的電流I_Qb變成流經(jīng)高側(cè)開關Qa的體二極管Da。由于在電流在體二極管Da中流動期間開關Qa和開關Qb之間的電壓Vs約為DC電源Ed的電壓Vi，因此即使開關Qa導通，開關Qa兩端的電壓也不會快速地變化。由此，實現(xiàn)零電壓開關（ZVS）。類似地，當將已在高側(cè)開關Qa中流動的電流I_Qa轉(zhuǎn)移到低側(cè)開關Qb的體二極管Db時，開關Qa和開關Qb之間的電壓Vs變?yōu)榧s為地電位。因此，如果在電流在體二極管Db中流動期間開關Qb導通，則開關Qb兩端的電壓不會快速地變化，從而實現(xiàn)零電壓開關。?

然而，如果在開關Qa和開關Qb之間的電壓Vs是電源Ed的電壓Vi和地電位之間的某一電壓的時刻開關Qa或開關Qb導通，則該開關是硬（hard）開關。在此情形中，出現(xiàn)經(jīng)由開關Qa或開關Qb的電流以及開關Qa或開關Qb兩端的電壓的快速變化。這導致噪聲的生成、以及開關Qa或開關Qb處電力損失的增加。另外，如果在電流經(jīng)過開關Qa的體二極管Da期間低側(cè)開關Qb導通，則在體二極管Da的恢復時間短路電流經(jīng)由體二極管Da從DC電源Ed流向開關Qb。該短路電流可以是導致開關Qa和Qb毀壞的瞬時強（heavy）電流。?

已提出了一些建議來應對硬開關和短路電流。專利文獻1公開了其中通過檢測經(jīng)由諧振電路的電流來檢測經(jīng)由體二極管的電流流動的狀態(tài)、并且在檢測該狀態(tài)期間不會生成使兩個開關中的任一個導通或截止的驅(qū)動信號的電源。專利文獻2公開了不會生成短路電流的電源。在該電源中，緊接在啟動之后將低側(cè)開關的導通信號的導通寬度控制為相對較長，從而在流經(jīng)低側(cè)開關的電流為負的時間段期間抑制高側(cè)開關的導通。專利文獻3公開了其中緊接在啟動之后只有高側(cè)開關導通和截止的電源。在諧振電容器變成允許正常諧振操作的電平之后，進行使用兩個開關的開關操作。專利文獻4公開了可通過直接檢測在兩?個開關之間的點處的電壓來處理硬開關和短路電流兩者的設備。專利文獻5公開了通過檢測在兩個開關之間的點處的電壓來應對短路電流的電源。?

[專利文獻1]?

日本未經(jīng)審查的專利申請公開No.2005-051918?

[專利文獻2]?

日本未經(jīng)審查的專利申請公開No.2010-004596?