[發明專利]電源轉換系統

有效

• 申請號: 201910860676.0
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN112491269B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 金達;熊雅紅;李英俊;宿清華
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 謝強;黃艷

本公開提供一種電源轉換系統，包含至少一電源轉換電路，每一電源轉換電路均包含輸入、輸出、至少一諧振電容及兩個開關功率轉換單元。諧振電容串聯耦接于輸入與輸出之間。兩個開關功率轉換單元串聯耦接于輸入與輸出之間，每一開關功率轉換單元包含多個開關及繞組，多個開關相互串聯耦接并依循開關周期進行周期性作動。于任一電源轉換電路中，該兩個繞組互為異名端的端子電連接于輸出，且兩個繞組形成變壓器，通過控制多個開關的開通或關斷而使諧振電容與諧振電感產生諧振。

技術領域

本公開涉及一種電源轉換系統，特別涉及一種可實現開關的零電流關斷及零電壓開通的電源轉換系統。

背景技術

于現有的非隔離型降壓大電流輸出DCDC變換器應用中，多采用并聯的兩相降壓電路拓撲，請參閱圖1及圖2，圖1示出了對稱的可擴展占空比的兩相降壓電路拓撲，圖2示出了非對稱的可擴展占空比的兩相降壓電路拓撲。該兩種電路拓撲均利用電容的存在，獲得占空比翻倍的效果，從而大幅降低開關的電壓應力和開關電流有效值，降低電感上的伏秒，大幅減小電感尺寸。且采用錯相180度的信號來分別驅動每相降壓電路的開關管，借此輸出電壓紋波頻率翻倍，輸出電壓紋波被大幅度減小。

然而，由于圖1及圖2中的兩種現有電路拓撲均為硬開關電路拓撲，存在DCDC變換器開關損耗大，開關頻率低，功率變換密度無法進一步提升的問題。

因此，如何發展一種可改善上述現有技術的電源轉換系統，實為目前迫切的需求。

發明內容

本公開的目的在于提供一種電源轉換系統，通過控制開關的開通與關斷而使諧振電容與諧振電感產生諧振，以實現開關的零電流關斷及零電壓開通，借此大幅降低開關損耗，并提升能量傳輸效率。

本公開的另一目的在于提供一種電源轉換系統，對于大功率的應用，可采用多個電源轉換電路交錯并聯的方式來增大電源轉換系統的帶載能力，其利用控制信號間的錯相，以實現該多個電源轉換電路的交錯并聯，并減小電源轉換系統的輸入側及輸出側的電流紋波，同時可采用小體積的濾波器件，減小電源轉換系統的尺寸。

為達上述目的，本公開提供一種電源轉換系統，包含N個電源轉換電路，其中N為大于或等于1的整數，每一電源轉換電路均包含輸入、輸出、至少一諧振電容及兩個級聯的開關功率轉換單元。輸入用以接收輸入電壓。輸出用以輸出輸出電壓。兩個開關功率轉換單元耦接于輸入與輸出之間，其中每一開關功率轉換單元包含多個開關及繞組，多個開關中的部分開關相互串聯耦接于輸入間，且該多個開關依循開關周期進行周期性作動，其中，于任一電源轉換電路中，兩個繞組的匝數相等，且兩個繞組中互為異名端的端子電連接且耦接于輸出，且兩個繞組磁耦合形成變壓器。諧振電容串聯耦接于輸入與輸出之間，諧振電容具有直流電壓，且直流電壓正比于輸入電壓，在一個開關周期內，諧振電容隨著該開關功率轉換單元中對應的開關的開通和關斷，同步存儲能量以及同步將能量傳遞到輸出，且諧振電容與諧振電感產生諧振，所產生的諧振具有諧振頻率及諧振周期。

附圖說明

圖1及圖2為現有可擴展占空比的兩相降壓電路的電路結構示意圖。

圖3為本公開第一優選實施例的電源轉換電路的電路結構示意圖。

圖4為顯示圖3中的電流對應開關狀態的變化的波形圖，其中諧振周期等于開關周期。

圖5A及圖5B為圖3的電源轉換電路于開關周期中的不同時間段的簡化電路結構示意圖。

圖6為顯示圖3中的電流對應開關狀態的變化的波形圖，其中諧振周期大于開關周期。

圖7及圖8為圖3的電源轉換電路的不同變化例的電路結構示意圖。

圖9為本公開第二優選實施例的電源轉換電路的電路結構示意圖。

圖10為顯示圖9中的電流對應開關狀態的變化的波形圖。