[發明專利]一種變匝比諧振變換器

在審

• 申請號: 201710757224.0
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107404234A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 馬麗娟
• 申請（專利權）人: 馬麗娟
• 主分類號: H02M3/338
• 分類號: H02M3/338
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電力電子變換技術領域，尤其諧振式開關變換器。

背景技術

參見圖1，諧振變換器具有高效率和高功率密度的優點，其最佳工作點在諧振點附近，該特性使得諧振變換器的輸入電壓范圍較窄，當輸入電壓在較大范圍內變化時，需調節開關頻率偏離諧振點，這將導致諧振變換器性能和效率的降低，并會導致變換器增益敏感，導致系統不穩定，降低系統可靠性。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種可適應寬輸入電壓范圍的諧振變換器，根據輸入電壓不同，采用變匝比的控制方式，令該諧振變換器始終工作在較好的工作點附近。

為實現上述目的，一種變匝比諧振變換器采用了如下技術方案：參見圖2，

包括變壓器T1，高位開關SH，低位開關SL，初始諧振電容Cr；第一諧振電容Cr1；第一控制開關SC1、第二控制開關SC2……第n-1控制開關SC n-1，第一二極管DS1、第二二極管DS2……第n-1二極管DS n-1；所述的變壓器T1包括n個一次側繞組，即第一繞組Np1及其第一漏感Lr1，第二繞組Np2及其第二漏感Lr2……第n繞組Npn及其第n漏感Lr n，該第一繞組Np1的異名端連接第二繞組Np2的同名端，第二繞組Np2的異名端連接相鄰繞組的同名端……相鄰繞組的異名端和下個繞組的同名端依次連接，構成n段級聯繞組；相應地，n個一次側繞組寄生的n個漏感串聯形成n段級聯漏感，且包含在n段級聯繞組之內；所述的n段級聯繞組形成首端、抽頭1、抽頭2……抽頭n-1、末端，共n+1個端點，其首端連接初始諧振電容Cr，抽頭1連接第一控制開關SC1的漏極，抽頭2連接第二控制開關SC2的漏極，抽頭n-1連接第n-1控制開關SC n-1的漏極，末端連接第一諧振電容Cr1；第一控制開關SC1至第n-1控制開關SC n-1的源極連接電路參考地；第一二極管DS1的陰極和陽極分別并聯于第一控制開關SC1的漏極和源極，第二二極管DS2的陰極和陽極分別并聯于第二控制開關SC2的漏極和源極，第n-1二極管的陰極和陽極分別并聯于第n-1控制開關SCn-1的漏極和源極，高位開關SH和低位開關SL連接為半橋電路，該半橋電路的中點與初始諧振電容Cr串聯。

所述的第一漏感Lr至第n漏感Lr n是變壓器T1的n個一次側繞組的寄生漏感，與對應的一次側繞組為串聯關系，當電路需要較大感量時，可使用外部獨立電感替代所述的寄生漏感，以使電路工作在最佳工作點。

所述的第一控制開關SC1連接在抽頭1和參考地之間，第二控制開關SC2連接在抽頭2和參考地之間，第n-1控制開關SC n-1連接在抽頭n-1和參考地之間，所述的第一控制開關SC1至第n-1控制開關SC n-1或者是MOSFET，或者是三極管，或者是SiC器件，或者是GaN器件，其作用是改變變壓器T1的匝比，第一控制開關SC1導通而其它控制開關關斷時，匝比Ns/Np1；第二控制開關SC2導通而其它控制開關關斷時，匝比Ns/Np1+Np2；第n-1控制開關SCn-1導通而其它控制開關關斷時，匝比為Ns/ Np1+Np2+……+ Np n-1；當所有控制開關關斷時，匝比為Ns/ Np1+Np2+……+ Np n-1+Npn。

所述的第一二極管DS1的陰極和陽極分別并聯于第一控制開關SC1的漏極和源極，該第一二極管DS1或者是獨立二極管，或者是第一控制開關SC1的寄生二極管，所述第一二極管DS1的作用是阻斷變壓器T1的勵磁電流通路，以改變變壓器匝比。

附圖說明

圖1：已知的諧振變換器電路結構圖

圖2：第一實施例一種變匝比諧振變換器電路結構圖

圖3：第二實施例一種變匝比諧振變換器電路結構圖

圖4：第一控制開關SC1關斷時的等效電路圖

圖5：第一控制開關SC1導通時的等效電路圖

圖6：第一控制開關SC1關斷時的波形圖

圖7：第一控制開關SC1導通時的波形圖

附圖標號：SH：高位開關；VgH：高位開關的驅動信號；SL低位開關；VgL：低位開關的驅動信號；SC1~SCn：控制開關；Vsc1~Vscn：控制開關的驅動信號；Lr：參與諧振的漏感；Cr~Cr n：諧振電容；Ns：變壓器T1的二次側繞組；Np1~Npn：變壓器T1的一次側繞組；Vin：輸入電壓。

具體實施方式