发明名称 三位准软式切换转换器
摘要 本发明揭示一种三位准、固定频率、软式切换的隔离转换器,其在宽广的输入电压及轮出负载范围内,提供用于导通全部主开关之零电压切换(ZVS)条件。这些转换器可达成具有最小工作周期损失及传递电流之ZVS,其可以使转换效率最佳化。主开关的ZVS系藉由储存于隔离变压器之主要侧之电感器中的能量而达成。而电感器及变压器会配置成,让在串联的四个开关之外侧及内侧对开关间之相位移位改变会改变变压器绕组及相反方向之电感器绕组上之电压秒积(volt-secondproduct)。在一些具体实施例中,主侧电感器为具有两绕组的耦合电感器,而在其他的具体实施例中,电感器只有一个绕组。
申请公布号 TW561680 申请公布日期 2003.11.11
申请号 TW091104924 申请日期 2002.03.15
申请人 台达电子工业股份有限公司 发明人 云泰 任;米兰M 乔凡诺维
分类号 H02M7/5387 主分类号 H02M7/5387
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种具有相位移位调变之软式切换、固定频率、三位准之电源转换器,包括:一输入电源源;四个以串接方式连接之可控制切换元件,适于连接至该输入电源源,该等可控制切换元件的每一个包括一开关、一跨接于该开关的反平行二极体及一跨接该开关的电容;一变压器,具有一主绕组及一次绕组;一电感器,置于该变压器的主侧,使得当串接的该等四个可控制切换元件之一外侧开关及相对应的一内侧开关同相周期性地打开及闭合时,该电感器之一绕组的电压秒积为最大而该变压器之该些绕组的电压秒积为最小,以及当串接的该等四个可控制切换元件之一该外侧开关及相对应的一该内侧开关反相周期性地打开及闭合时,该电感器之该绕组的电压秒积为最小而该变压器之该些绕组的电压秒积为最大;复数个电容器,置于该变压器的该主侧,提供具有该输入电源源之电压的一部分之电压的电源且耦合至该等四个可控制开关,使得于跨过未导通的一该可控制开关的电压为该输入源之电压的一部分;以及一输出电路,用以耦合一负载至该变压器的该次绕组。2.一种具有相位移位调变之软式切换、固定频率、三位准之电源转换器,包括:一输入电源源;四个以串接方式连接之可控制切换元件,适于连接至该输入电源源,该等可控制切换元件的每一个包括一开关、一跨接该开关的反平行二极体及一跨接该开关的电容;一变压器,具有一主绕组及一次绕组;一电感器,置于该变压器的主侧,使得当串接的该等四个可控制切换元件之一外侧开关及相对应的一内侧开关同相周期性地打开及闭合时,该变压器之一绕组的电压秒积为最大而该电感器之一绕组的电压秒积为最小,以及当串接的该等四个可控制切换元件之该外侧开关及相对应的该内侧开关反相周期性地打开及闭合时,该变压器之该绕组的电压秒积为最小而该电感器之该绕组的电压秒积为最大;复数个电容器,置于该变压器的该主侧,提供具有该输入电源源之电压的一部分之电压的电源且耦合至该等四个可控制开关,使得跨过未导通的该可控制开关的电压为该输入源之电压的一部分;以及一输出电路,用以耦合一负载至该变压器的该次绕组。3.如申请专利范围第1项之电源转换器,其中选择该电感器的电感,使得储存于该电感器中的能量足够大以实质上使即将导通的该等可控制切换元件的每个之输出电容放电,使得在导通瞬间,跨过该等可控制切换元件之每个的电压实质上能在该负载的整个电流范围内降低。4.如申请专利范围第1项之电源转换器,其中该电感器系配置为具有串接的两个绕组之一耦合电感器,并且其中选择该耦合电感器的磁化电感,使得储存于该磁化电感中的能量足够大以实质上使即将导通的该等可控制切换元件的每个之输出电容放电,使得在导通瞬间,跨过该等可控制切换元件的每个的电压实质上能在该负载的整个电流范围内降低。5.如申请专利范围第1项之电源转换器,进一步包括一电容器,用以提供该变压器及该电感器之该等绕组的电压秒平衡。6.如申请专利范围第1项之电源转换器,进一步包括一箝位二极体,用以将跨过该等可控制切换元件的电压限制为该输入电源源之该电压的一部分。7.如申请专利范围第1项之电源转换器,进一步包括复数个电阻,用以在施加该电源源至该电源转换器之后,立即对该等电容器预先充电,使得该等复数个电容器能提供保持该变压器及该电感器之该等绕组的电压秒积所需的电压。8.如申请专利范围第1项之电源转换器,其中该变压器的该主绕组为中央分接的。9.如申请专利范围第1项之电源转换器,其中该变压器的该次绕组为中央分接的。10.如申请专利范围第1项之电源转换器,其中该输出电路为该全波整流器。11.如申请专利范围第1项之电源转换器,其中该输出电路为该电流加倍装置。12.如申请专利范围第1项之电源转换器,其中该输出电路包括一滤波器。图式简单说明:图1绘示的是恒定频率、PWM、ZVS、三位准的直流/直流转换器:(a)电源阶段;(b)主开关的时序图(先前技艺)。图2绘示的是恒定频率、相位移位、ZVS、三位准的直流/直流转换器:(a)电源阶段;(b)主开关的时序图(先前技艺)。图3绘示的是使用耦合电感器之全桥转换器,以达成输入电压及输出电流在宽广范围内之主开关的ZVS(先前技艺)。图4绘示的是根据本发明之软式切摸直流/直流三位准转换器之较佳具体实施例之一。图5绘示的是图4所绘示之软式切换三位准直流/直流转换器之较佳具体实施例的简化电路。图6(a)-(l)绘示的是在切换周期的期间,图4中之软式切换三位准直流/直流转换器的拓扑阶段。图7(a)-(o)绘示的是图4中之软式切换三位准直流/直流转换器的关键波形:(a)驱动开关S1的讯号;(b)驱动开关S2的讯号;(c)驱动开关S3的讯号;(d)驱动开关S4的讯号;(e)通过开关S1的电压波形vS1;(f)通过开关S2的电压波形vS2;(g)通过开关S3的电压波形vS3;(h)通过开关S4的电压波形vS4;(i)主电压vP;(j)通过耦合电感器的电压vAB;(k)主电流波形iP;(l)磁化电流波形iMC;(m)电流i1;(n)电流i2;(o)输出滤波器vS之输入端的电压。图8绘示的是本发明之另一具体实施例,其使用具有中央分接的主绕组之变压器。图9绘示的是本发明之又一具体实施例,其使用单一绕组电感器。图10绘示的是本发明之一具体实施例,其具有用于电容器CB1及CB2的预先充电电路。
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