一种多绕组谐振变换器制造技术

本发明专利技术一种多绕组谐振变换器，引入了变压器T1的n个一次侧绕组、n个控制开关、n个谐振电容，该变压器T1的匝比和谐振频率可以根据控制开关的状态而变化，以适应更多的输入电压和输出电压范围，使本发明专利技术的一种多绕组谐振变换器工作在最佳工作点。

【技术实现步骤摘要】
一种多绕组谐振变换器
本专利技术涉及电力电子变换
，尤其谐振式开关变换器。
技术介绍
参见图1，谐振变换器具有高效率和高功率密度的优点，其最佳工作点在谐振点附近，该特性使得谐振变换器的输入电压范围较窄，当输入电压在较大范围内变化时，需调节开关频率偏离谐振点，这将导致谐振变换器性能和效率的降低，并会导致变换器增益敏感，导致系统不稳定，降低系统可靠性。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种可适应宽输入电压范围的谐振变换器，根据输入电压不同，采用变匝比的控制方式，令该谐振变换器始终工作在较好的工作点附近。为实现上述目的，一种多绕组谐振变换器采用了如下技术方案：参见图2，包括变压器T1，高位开关SH，低位开关SL，第一谐振电容Cr1，第二谐振电容Cr2……第n谐振电容Crn；第一控制开关SC1、第二控制开关SC2……第n控制开关SCn，第一二极管DS1、第二二极管DS2……第n二极管DSn；所述的变压器T1包括n个一次侧绕组，即第一绕组Np1及其第一漏感Lr1，第二绕组Np2及其第二漏感Lr2……第n绕组Npn及其第n漏感Lrn；所述变压器T1的第一绕组Np1的同名端、第二绕组Np2的同名端……第n绕组Npn的同名端连接在一起，第一绕组Np1的异名端连接第一谐振电容Cr1的一端，第一谐振电容Cr1的另一端连接第一控制开关SC1的漏极，第一控制开关SC1的源极连接参考地；第二绕组Np2的异名端连接第二谐振电容Cr2的一端，第二谐振电容Cr2的另一端连接第二控制开关SC2的漏极，第二控制开关SC2的源极连接参考地；第n绕组Npn的异名端连接第n谐振电容Crn的一端，第n谐振电容Crn的另一端连接第n控制开关SCn的漏极，第n控制开关SCn的源极连接参考地；第一二极管DS1的阴极和阳极分别并联于第一控制开关SC1的漏极和源极，第二二极管DS1的阴极和阳极分别并联于第二控制开关SC2的漏极和源极，第n二极管的阴极和阳极分别并联于第n控制开关SCn的漏极和源极；高位开关SH和低位开关SL连接为半桥电路，该半桥电路的中点连接变压器T1的n个一次侧绕组的同名端。所述变压器T1还包括至少一个二次侧绕组Ns，所述的变压器T1的n个一次侧绕组的同名端相连，即第一绕组Np1的同名端、第二绕组Np2的同名端……第n绕组Npn的同名端连接在一起，第一绕组Np1的匝数大于第二绕组Np2的匝数，第二绕组Np2的匝数大于第n绕组Npn的匝数；变压器T1的匝比，Np1/Ns>Np2/Ns>Npn/Ns，因此第一绕组Np1适合最高的输入电压Vin，第n绕组适合最低输入电压Vin。所述的第一漏感Lr至第n漏感Lrn是变压器T1的n个一次侧绕组的寄生漏感，与对应的一次侧绕组为串联关系，当电路需要较大漏感量时，可使用外部独立电感替代所述的寄生漏感，以使电路工作在最佳工作点。所述的第一控制开关SC1连接在第一谐振电容Cr1和参考地之间，所述的第二控制开关SC2连接在第二谐振电容Cr2和参考地之间，所述的第n控制开关SCn连接在第n谐振电容Crn和参考地之间，所述的第一控制开关SC1至第n控制开关SCn或者是MOSFET，或者是三极管，或者是SiC器件，或者是GaN器件，其作用是，根据输入电压Vin的大小，控制变压器T1的励磁电流的通路，从而控制变压器T1的匝比；第一控制开关SC1导通而其它控制开关关断时，匝比Np1/Ns；第二控制开关SC2导通而其它控制开关关断时，匝比Np2/Ns；第n控制开关SCn导通而其它控制开关关断时，匝比为Npn/Ns。所述的第一二极管DS1的阴极和阳极分别并联于第一控制开关SC1的漏极和源极，该第一二极管DS1或者是独立二极管，或者是第一控制开关SC1的寄生二极管，所述第一二极管DS1的作用是阻断谐振电容Cr1的谐振电流，令谐振电容Cr1不参与工作；同理，其它二极管的作用相同。附图说明图1：已知的谐振变换器电路结构图图2：本专利技术第一实施例一种多绕组谐振变换器电路结构图图3：本专利技术第一实施例一种多绕组谐振变换器的等效电路结构图图4：本专利技术第二实施例一种多绕组谐振变换器电路结构图图5：本专利技术第二实施例一种多绕组谐振变换器，第二控制开关SC2关断时的等效电路图图6：本专利技术第二实施例一种多绕组谐振变换器，第二控制开关SC2导通时的等效电路图图7：本专利技术第二实施例一种多绕组谐振变换器，第二控制开关SC2关断时的波形图图8：本专利技术第二实施例一种多绕组谐振变换器，第二控制开关SC2导通时的波形图附图标号：SH：高位开关；VgH：高位开关的驱动信号；SL低位开关；VgL：低位开关的驱动信号；SC1~SCn：控制开关；Vsc1~Vscn：控制开关的驱动信号；Lr：参与谐振的漏感；Cr~Crn：谐振电容；Ns：变压器T1的二次侧绕组；Np1~Npn：变压器T1的一次侧绕组；Vin：输入电压。具体实施方式以图4为例，第二实施例一种多绕组谐振变换器电路结构图，设计时令第一绕组Np1的电感量远大于第二绕组Np2的电感量，因此本实施例种省略了第一控制开关SC1，则第一谐振电容Cr1连接参考地。当输入电压较高时，例如输入电压Vin为400VDC，第二控制开关SC2关断，等效电路图如图5所示，此电路状态下，由于二极管DS2的阻断，变压器T1的励磁电流流过Np1，因此变压器T1的匝比为Np1/Ns，参与谐振的电感为第一漏感Lr1，参与谐振的电容为第一谐振电容Cr1，其工作原理等同于传统的谐振变换器电路，在此不再赘述。主要工作波形参看图7，上面方波为半桥中点的电压波形，中间波形是第一谐振电容Cr1的电流波形，下面的方波为绕组Ns的输出电压波形，由图7可知，当输入电压Vin为400VDC时，绕组Ns输出电压峰峰值约为正20V到负20V。当输入电压较低时，例如直流100VDC，第二控制开关SC2导通，等效电路如图6所示，在此电路状态下，因第二绕组Np2的电感量远小于第一绕组Np1的电感量，变压器T1的励磁电流绝大部分流过第二绕组Np2，因此其匝比为Np2/Ns，参与谐振的电感由第二漏感Lr2构成，参与谐振的电容由第二谐振电容Cr2构成，第一绕组Np1和第一谐振电容Cr1中流过了很小的电流，可忽略其对变压器T1的变压比的影响。主要工作波形参看图8，上面方波为半桥中点的电压波形，中间波形是谐振电感Lr的电流波形，下面的方波为绕组NS的输出电压波形，由图8可知，当输入电压较低时，例如输入电压Vin是100VDC，绕组NS输出电压峰峰值约为正20V到负20V。由上述描述可知，本专利技术第二实施例一种多绕组谐振变换器中，引入了两个一次侧绕组，通过第二控制开关SC2的开通或关断，控制变压器T1励磁电流通路，令大部分励磁电流或者流过Np2，或者流过NP1，从而改变变压器的匝比，使该电路在较低输入电压或较高输入电压均可工作在最佳工作点，变压器T1输出电压基本一致，提高了效率，增加了可靠性。图2为本专利技术第一实施例一种多绕组谐振变换器的电路结构图，图3为本专利技术第一实施例一种多绕组谐振变换器的等效电路结构图，图3中加入了变压器T1的漏感，漏感与对应的一次侧绕组的电感是串联的关系，当电路需要较大漏感量时，可使用外部独立电感替代所述的寄生漏感，以使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多绕组谐振变换器，其特征在于，包括变压器T1，高位开关SH，低位开关SL，第一谐振电容Cr1，第二谐振电容Cr2……第n谐振电容Cr n；第一控制开关SC1、第二控制开关SC2……第n控制开关SCn，第一二极管DS1、第二二极管DS2……第n二极管DSn；所述的变压器T1包括n个一次侧绕组，即第一绕组Np1及其第一漏感Lr1，第二绕组Np2及其第二漏感Lr2……第n绕组Npn及其第n漏感Lr n；所述变压器T1的第一绕组Np1的同名端、第二绕组Np2的同名端……第n绕组Npn的同名端连接在一起，第一绕组Np1的异名端连接第一谐振电容Cr1的一端，第一谐振电容Cr1的另一端连接第一控制开关SC1的漏极，第一控制开关SC1的源极连接参考地；第二绕组Np2的异名端连接第二谐振电容Cr2的一端，第二谐振电容Cr2的另一端连接第二控制开关SC2的漏极，第二控制开关SC2的源极连接参考地；第n绕组Npn的异名端连接第n谐振电容Cr n的一端，第n谐振电容Cr n的另一端连接第n控制开关SCn的漏极，第n控制开关SCn的源极连接参考地；第一二极管DS1的阴极和阳极分别并联于第一控制开关SC1的漏极和源极，第二二极管DS1的阴极和阳极分别并联于第二控制开关SC2的漏极和源极，第n二极管的阴极和阳极分别并联于第n控制开关SCn的漏极和源极；高位开关SH和低位开关SL连接为半桥电路，该半桥电路的中点连接变压器T1的n个一次侧绕组的同名端。...

【技术特征摘要】
1.一种多绕组谐振变换器，其特征在于，包括变压器T1，高位开关SH，低位开关SL，第一谐振电容Cr1，第二谐振电容Cr2……第n谐振电容Crn；第一控制开关SC1、第二控制开关SC2……第n控制开关SCn，第一二极管DS1、第二二极管DS2……第n二极管DSn；所述的变压器T1包括n个一次侧绕组，即第一绕组Np1及其第一漏感Lr1，第二绕组Np2及其第二漏感Lr2……第n绕组Npn及其第n漏感Lrn；所述变压器T1的第一绕组Np1的同名端、第二绕组Np2的同名端……第n绕组Npn的同名端连接在一起，第一绕组Np1的异名端连接第一谐振电容Cr1的一端，第一谐振电容Cr1的另一端连接第一控制开关SC1的漏极，第一控制开关SC1的源极连接参考地；第二绕组Np2的异名端连接第二谐振电容Cr2的一端，第二谐振电容Cr2的另一端连接第二控制开关SC2的漏极，第二控制开关SC2的源极连接参考地；第n绕组Npn的异名端连接第n谐振电容Crn的一端，第n谐振电容Crn的另一端连接第n控制开关SCn的漏极，第n控制开关SCn的源极连接参考地；第一二极管DS1的阴极和阳极分别并联于第一控制开关SC1的漏极和源极，第二二极管DS1的阴极和阳极分别并联于第二控制开关SC2的漏极和源极，第n二极管的阴极和阳极分别并联于第n控制开关SCn的漏极和源极；高位开关SH和低位开关SL连接为半桥电路，该半桥电路的中点连接变压器T1的n个一次侧绕组的同名端。2.根据权利要求1所述的一种多绕组谐振变换器，其特征在于，所述变压器T1还包括至少一个二次侧绕组Ns，所述的变压器T1的n个一次侧绕组的同名端相连，即第一绕组Np1的同名端、第二绕组Np2的同名端……第n绕组N...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽娟，
申请(专利权)人：马丽娟，
类型：发明
国别省市：北京,11