开关谐振腔变换器制造技术

本公开为一种开关谐振腔变换器，包含按序电连接的至少三级变换单元，每一级变换单元由第一类变换单元或第二类变换单元构成，每一第一类变换单元的支撑电容的一端接地，每一第二类变换单元的半桥钳位电路的一端接地，半桥钳位电路的中点与第二类变换单元的支撑电容的一端电连接；第一级变换单元由第一类变换单元所构成，第三级变换单元至最后一级变换单元中的至少一级变换单元由第二类变换单元构成，且由第二类变换单元构成的至少一级变换单元的半桥钳位电路的另一端电连接除第一级变换单元以外的级数较低的变换单元的支撑电容的另一端。

Switched cavity converter

【技术实现步骤摘要】
开关谐振腔变换器
本公开为一种变换器，特别涉及一种开关谐振腔变换器。
技术介绍
随着全球互联网数据中心市场的规模不断扩大，数据中心的供电量对应急剧上升，而数据中心的处理器的供电要求也越来越高，因此通常会利用具两级架构变换器系统来对数据中心进行供电。在两级架构变换器系统中，前级架构需要较高效率，因此通常采用LLC变换器、移相全桥变换器或开关谐振腔变换器来构成，后级架构则通常采用降压(buck)变换器来构成，借此两级架构变换器系统便具有高频率、小体积、高动态响应等优点，进而广泛应用于数据中心。因开关谐振变换器与LLC变换器、移相全桥变换器相比，并不存在变压器，使得开关谐振变换器的体积可相对小于LLC变换器及移相全桥变换器的体积，且开关谐振变换器在低变压比时其运行效率亦比LLC变换器及移相全桥变换器的运行效率高，因此近几年得到广泛的研究，并常应用于两级架构变换器系统的前级架构中。传统开关谐振腔变换器包含多个变换单元，并通过多个变换单元而构成多级变换器结构，其中依据变压比的差异可而分为第一种传统开关谐振腔变换器以及第二种传统开关谐振腔变换器，第一种传统开关谐振腔变换器在每增加1级，即增加一个变换单元时，变压比只加1，换言之，第一种传统开关谐振腔变换器若为N级变换器结构，则实现最高为N+1的变压比。第二种传统开关谐振腔变换器在每增加1级，即增加一个变换单元时，变压比只加2，换言之，第二种传统开关谐振腔变换器若为N级变换器结构，则实现最高为2N变压比。然而无论是第一种传统开关谐振腔变换器或是第二种传统开关谐振腔变换器，其在高变压比时所需级数较高，例如第一种传统开关谐振腔变换器欲实现16：1的变压比时，则需要构成15级变换器结构，而第二种传统开关谐振腔变换器欲实现16：1的变压比时，则需要构成8级变换器结构，如此一来，第一种传统开关谐振腔变换器或是第二种传统开关谐振腔变换器存在高变压时，电路是较为复杂且成本较高的缺失。因此，如何发展一种克服上述缺点的开关谐振腔变换器，实为目前迫切的需求。
技术实现思路
本公开的主要目的在于提供一种开关谐振腔变换器，其是在N级变换器结构时，最高可实现2N的变压比，以解决传统开关谐振腔变换器存在高变压时电路是较为复杂且成本较高的缺失。本公开的另一目的在于提供一种开关谐振腔变换器，其是利用第一类变换单元与第二类变换单元的个数的改变或连接关系的改变而实现不同的变压比，并依据第一类变换单元的个数而提供一路或多个路的相异电压输出。此外，可通过不同的开关管的控制方式而动态调整开关谐振腔变换器的变压比。为达上述的目的，本公开的一优选实施例为提供一种开关谐振腔变换器，包含N级变换单元，N为大于或等于3的整数，每一级变换单元由第一类变换单元与第二类变换单元的其中之一所构成，每一级变换单元包含：输入端；输出端；支撑电容，包含第一端及第二端，支撑电容的第一端电连接输出端；半桥逆变电路，半桥逆变电路的第一端电连接输入端，半桥逆变电路的第二端电连接输出端；半桥整流电路，半桥整流电路的第一端电连接接地端，半桥整流电路的第二端电连接第一级变换单元的支撑电容的第一端；以及谐振腔，谐振腔的第一端电连接半桥逆变电路的中点，谐振腔的第二端电连接半桥整流电路的中点；其中，每一第一类变换单元的支撑电容的第二端电连接接地端，每一第二类变换单元还包含半桥钳位电路，半桥钳位电路的第一端电连接接地端，半桥钳位电路的中点是与所对应的第二类变换单元的支撑电容的第二端电连接；其中，每一级变换单元的输出端电连接低一级变换单元的输入端，且第一级变换单元的输出端电连接负载端并由第一类变换单元所构成，第N级变换单元的输入端电连接电源端，第三级变换单元至第N级变换单元中的至少一级变换单元是由第二类变换单元所构成，且该第二级变换单元至该第N级变换单元中由该第二类变换单元所构成的每一级该变换单元的该半桥钳位电路的一第二端电连接级数较低的该变换单元的该支撑电容的该第一端，且该第三级变换单元至该第N级变换单元中由该第二类变换单元所构成的至少一级该变换单元的该钳位电路的该第二端不电连接该第一级变换单元的该支撑电容的该第一端。附图说明图1a为本公开第一优选实施例的开关谐振腔变换器的电路架构示意图；图1b为图1a所示的为每一第一开关管、每一第四开关管及每一第六开关管为导通，而每一第二开关管、每一第三开关管及每一第五开关管为关断时的电路示意图；图1c为图1a所示的每一第一开关管、每一第四开关管及每一第六开关管为关断，而每一第二开关管、每一第三开关管及每一第五开关管为导通时的电路示意图；图2a为本公开第二优选实施例的开关谐振腔变换器的电路架构示意图；图2b为图2a所示的为每一第一开关管、每一第四开关管及每一第六开关管为导通，而每一第二开关管、每一第三开关管及每一第五开关管为关断时的电路示意图；图2c为图2a所示的每一第一开关管、每一第四开关管及每一第六开关管为关断，而每一第二开关管、每一第三开关管及每一第五开关管为导通时的电路示意图；图3a为本公开第三优选实施例的开关谐振腔变换器的电路架构示意图；图3b为图3a所示的每一第一开关管、每一第四开关管及每一第六开关管为导通，而每一第二开关管、每一第三开关管及每一第五开关管为关断时的电路示意图；图3c为图3a所示的每一第一开关管、每一第四开关管及每一第六开关管为关断，而每一第二开关管、每一第三开关管及每一第五开关管为导通时的电路示意图；图4a为本公开第四优选实施例的开关谐振腔变换器的电路架构示意图；图4b为在第一种工作方式下，图4a所示的每一第一开关管、每一第四开关管及每一第六开关管为导通，而每一第二开关管、每一第三开关管及每一第五开关管为关断时的电路示意图；图4c为在第一种工作方式下，图4a所示的第二级变换单元的每一第一开关管、每一第四开关管及每一第六开关管为关断，而每一第二开关管、每一第三开关管及每一第五开关管为导通时的电路示意图；图4d为在第二种工作方式下，图4a所示的第二级变换单元的第一开关管恒定导通而第二开关管恒定关断，且其余的第一开关管、每一第四开关管与第六开关管导通，而其余的第二开关管、每一第三开关管与第五开关管关断时的电路示意图；图4e为在第二种工作方式下，图4a所示的第二级变换单元的第一开关管恒定导通而第二开关管恒定关断，且其余的第一开关管、每一第四开关管与第六开关管关断，而其余的第二开关管、每一第三开关管与第五开关管导通时的电路示意图。附图标记说明：1、3、4、5：开关谐振腔变换器2：变换单元20：输入端21：输出端22：半桥逆变电路23：半桥整流电路24：谐振腔25：半桥钳位电路8：负载端9：电源端C：支撑电容S1：第一开关管S2：第二开关管S3：第三开关管S4：第四开关管S5：第五开关管S6：第六开关管C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关谐振腔变换器，包含N级变换单元，N为大于或等于3的整数，每一级该变换单元由一第一类变换单元与一第二类变换单元的其中之一所构成，每一级该变换单元包含：/n一输入端；/n一输出端；/n一支撑电容，包含一第一端及一第二端，该支撑电容的一第一端电连接该输出端；/n一半桥逆变电路，该半桥逆变电路的一第一端电连接该输入端，该半桥逆变电路的一第二端电连接该输出端；/n一半桥整流电路，该半桥整流电路的一第一端电连接一接地端，该半桥整流电路的一第二端电连接该第一级变换单元的该支撑电容的该第一端；以及/n一谐振腔，该谐振腔的一第一端电连接该半桥逆变电路的中点，该谐振腔的一第二端电连接该半桥整流电路的中点；/n其中，每一该第一类变换单元的该支撑电容的该第二端电连接该接地端，每一该第二类变换单元还包含一半桥钳位电路，该半桥钳位电路的一第一端电连接该接地端，该半桥钳位电路的中点是与所对应的该第二类变换单元的该支撑电容的该第二端电连接；/n其中，每一级该变换单元的该输出端电连接低一级该变换单元的该输入端，且该第一级变换单元的该输出端电连接一负载端并由该第一类变换单元所构成，该第N级变换单元的该输入端电连接一电源端，该第三级变换单元至该第N级变换单元中的至少一级该变换单元是由该第二类变换单元所构成，且该第二级变换单元至该第N级变换单元中由该第二类变换单元所构成的每一级该变换单元的该半桥钳位电路的一第二端电连接级数较低的该变换单元的该支撑电容的该第一端，且该第三级变换单元至该第N级变换单元中由该第二类变换单元所构成的至少一级该变换单元的该钳位电路的该第二端不电连接该第一级变换单元的该支撑电容的该第一端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种开关谐振腔变换器，包含N级变换单元，N为大于或等于3的整数，每一级该变换单元由一第一类变换单元与一第二类变换单元的其中之一所构成，每一级该变换单元包含：
一输入端；
一输出端；
一支撑电容，包含一第一端及一第二端，该支撑电容的一第一端电连接该输出端；
一半桥逆变电路，该半桥逆变电路的一第一端电连接该输入端，该半桥逆变电路的一第二端电连接该输出端；
一半桥整流电路，该半桥整流电路的一第一端电连接一接地端，该半桥整流电路的一第二端电连接该第一级变换单元的该支撑电容的该第一端；以及
一谐振腔，该谐振腔的一第一端电连接该半桥逆变电路的中点，该谐振腔的一第二端电连接该半桥整流电路的中点；
其中，每一该第一类变换单元的该支撑电容的该第二端电连接该接地端，每一该第二类变换单元还包含一半桥钳位电路，该半桥钳位电路的一第一端电连接该接地端，该半桥钳位电路的中点是与所对应的该第二类变换单元的该支撑电容的该第二端电连接；
其中，每一级该变换单元的该输出端电连接低一级该变换单元的该输入端，且该第一级变换单元的该输出端电连接一负载端并由该第一类变换单元所构成，该第N级变换单元的该输入端电连接一电源端，该第三级变换单元至该第N级变换单元中的至少一级该变换单元是由该第二类变换单元所构成，且该第二级变换单元至该第N级变换单元中由该第二类变换单元所构成的每一级该变换单元的该半桥钳位电路的一第二端电连接级数较低的该变换单元的该支撑电容的该第一端，且该第三级变换单元至该第N级变换单元中由该第二类变换单元所构成的至少一级该变换单元的该钳位电路的该第二端不电连接该第一级变换单元的该支撑电容的该第一端。


2.如权利要求1所述的开关谐振腔变换器，其中该第二级变换单元至该第N级变换单元是分别由该第二类变换单元所构成。


3.如权利要求2所述的开关谐振腔变换器，其中该第二级变换单元至该第N级变换单元中的每一级该变换单元的该半桥钳位电路的该第二端电连接低一级的该变换单元的该支撑电容的该第一端。


4.如权利要求1所述的开关谐振...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱天生，叶益青，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31