[發(fā)明專利]同步整流電能變換裝置，驅(qū)動電路和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310517148.8
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN104578794B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫宜峰;殷蘭蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/217;H02M1/088
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 封新琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開的實(shí)施方式涉及直流轉(zhuǎn)直流（DC-DC）電能變換裝置，特別涉及一種正激自驅(qū)動同步整流電能變換裝置，改進(jìn)的驅(qū)動電路以及相關(guān)方法。

背景技術(shù)

正激自驅(qū)動同步整流裝置，作為直流轉(zhuǎn)直流電能變換裝置的一種，已經(jīng)在諸多領(lǐng)域，包括但不限于，工控設(shè)備，通訊設(shè)備，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等，取得較為廣泛的應(yīng)用。該類型同步整流裝置可以將在較寬輸入范圍內(nèi)提供的直流電壓變換成恒定的直流輸出電壓，以提供給負(fù)載。但傳統(tǒng)的正激自驅(qū)動同步整流裝置的驅(qū)動電路存在著損耗較大的問題以及由此引發(fā)的散熱問題，特別是在輸入端的電壓值為高電壓時，驅(qū)動電路的損耗問題以及散熱問題變得更加突出。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于上文提及之技術(shù)問題或者技術(shù)需求，本發(fā)明的一個方面在于提供一種電能變換裝置。該電能變換裝置包括主側(cè)功率電路，次側(cè)功率電路以及同步整流驅(qū)動電路。該主側(cè)功率電路包括主側(cè)線圈繞組以及與該主線圈繞組串聯(lián)連接的主開關(guān)，該主開關(guān)被配置成在主開關(guān)驅(qū)動信號的作用下執(zhí)行開關(guān)動作。該次側(cè)功率電路包括次側(cè)線圈繞組，至少一個同步整流開關(guān)以及輸出電感線圈繞組，該次側(cè)線圈繞組與該主側(cè)線圈繞組感應(yīng)連接并與該主側(cè)線圈繞組形成第一磁耦合連接。該同步整流驅(qū)動電路包括第一輔助線圈繞組和與該第一輔助線圈繞組串聯(lián)連接的第二輔助線圈繞組，該第一輔助線圈繞組與該主側(cè)線圈繞組感應(yīng)連接并與該主側(cè)線圈繞組形成第二磁耦合連接，該第二輔助線圈繞組與該輸出電感線圈繞組感應(yīng)連接并與該輸出電感線圈繞組形成第三磁耦合連接。

在提供的電能變換裝置中，該至少一個同步整流開關(guān)包括同步整流開關(guān)和同步續(xù)流開關(guān)。該同步整流開關(guān)和該同步續(xù)流開關(guān)被配置成以互補(bǔ)方式執(zhí)行開關(guān)動作，其中該同步整流開關(guān)在該主開關(guān)處于開通狀態(tài)時被開通，并且該同步整流開關(guān)在該主開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)時被關(guān)斷。

在提供的電能變換裝置中，該同步整流驅(qū)動電路包括驅(qū)動電路開關(guān)。該驅(qū)動電路開關(guān)電連接在該第一輔助線圈繞組的第一端和該同步整流開關(guān)的柵極之間，該第一輔助線圈繞組的第二端與該第二輔助線圈繞組的第一端電連接，該第一輔助線圈繞組的第二端還與該同步續(xù)流開關(guān)的柵極電連接，該第二輔助線圈繞組的第二端接地。

在提供的電能變換裝置中，在該主開關(guān)被開通時，該第一輔助線圈繞組的第一端所感應(yīng)產(chǎn)生的第一電壓與該第二輔助線圈繞組的第二端所感應(yīng)產(chǎn)生的第二電壓同相位。

在提供的電能變換裝置中，該驅(qū)動電路開關(guān)的柵極被作用一恒定偏置電壓。

在提供的電能變換裝置中，該同步整流驅(qū)動電路包括第一二極管和第一電阻，該第一二極管的正端與第一輔助線圈繞組和第二輔助線圈繞組之間的共同連接點(diǎn)電連接，該第一二極管的負(fù)端與該同步續(xù)流開關(guān)的柵極電連接。該第一電阻一端與該第一輔助線圈繞組和第二輔助線圈繞組的共同連接點(diǎn)電連接，該第一電阻的另一端與該同步續(xù)流開關(guān)的柵極電連接。

在提供的電能變換裝置中，該次側(cè)功率電路包括第一二極管，該第一二極管的正端與該同步續(xù)流開關(guān)的柵極電連接，該第一二極管的負(fù)端與該同步整流開關(guān)的漏極電連接。

在提供的電能變換裝置中，該主側(cè)線圈繞組，次側(cè)線圈繞組，第一輔助線圈繞組，輸出電感線圈繞組以及第二輔助線圈繞組被設(shè)置成滿足以下公式：N_as/N_p-N_s/N_p·N_al/N_l＝0，其中，N_p為該主側(cè)線圈繞組的匝數(shù)，N_s為該次側(cè)線圈繞組的匝數(shù)，N_as為該第一輔助線圈繞組的匝數(shù)，N_l為該輸出電感線圈繞組的匝數(shù)，N_al為該第二輔助線圈繞組的匝數(shù)。

在提供的電能變換裝置中，該同步整流驅(qū)動電路包括第一二極管和第二二極管，該第一二極管的正端與該第一輔助線圈繞組和第二輔助線圈繞組之間的共同連接點(diǎn)電連接，該第一二極管的負(fù)端與該同步續(xù)流開關(guān)的柵極電連接。該第二二極管的正端與該第一輔助線圈繞組的第一端電連接，該第二二極管的負(fù)端與該同步整流開關(guān)的柵極電連接。

在提供的電能變換裝置中，該同步整流驅(qū)動電路包括第一電阻和第二電阻，該第一電阻的一端與該第一輔助線圈繞組和第二輔助線圈繞組之間的共同連接點(diǎn)電連接，該第一電阻的另一端與該同步續(xù)流開關(guān)的柵極電連接。該第二電阻的一端與該第一輔助線圈繞組的第一端電連接，該第二電阻的另一端與該同步整流開關(guān)的柵極電連接。

在提供的電能變換裝置中，該次側(cè)功率電路包括第一二極管和第二二極管，該第一二極管的正端與該同步續(xù)流開關(guān)的柵極電連接，該第一二極管的負(fù)端與該同步整流開關(guān)的漏極電連接。該第二二極管的正端與該同步整流開關(guān)的柵極電連接，該第二二極管的負(fù)端與該第一輔助線圈繞組的第一端電連接。