包括用于低和高线路电压操作的三级LLC电路的开关模式电源制造技术

本发明专利技术涉及包括用于低线路电压操作和高线路电压操作的三级LLC电路的开关模式电源。该开关模式电源包括：一对输入端子，所述一对输入端子用于从输入电力源接收交流(AC)或直流(DC)电压输入；一对输出端子，所述一对输出端子用于向负载供应直流(DC)电压输出；以及至少四个开关，所述至少四个开关联接在所述一对输入端子与所述一对输出端子之间的三级LLC电路布置中。所述开关模式电源还包括：倍压器功率因数校正(PFC)电路，所述倍压器功率因数校正电路联接在所述一对输入端子与所述三级LLC电路布置之间；以及控制电路，所述控制电路被联接为操作所述至少四个开关以向所述负载供应所述直流电压输出。

【技术实现步骤摘要】
包括用于低和高线路电压操作的三级LLC电路的开关模式电源
本专利技术涉及包括用于低线路电压操作和高线路电压操作的三级LLC电路的开关模式电源。
技术介绍
本部分提供与本专利技术相关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。具有三相输入的开关模式电源可以使用维也纳(Vienna)整流器拓扑来实现高效的前端功率因数校正(PowerFactorCorrection，PFC)电路，但是PFC的输出电压可以为约800V(伏特)，这可能会使下游DC-DC转换器的设计变得困难。传统的高效率半桥LLC转换器或全桥LLC转换器通常需要额定1200V的器件用于开关，但是额定1200V的Si(硅)器件在中开关频率和高开关频率下可能不是非常有效。三级LLC拓扑可以与额定600V-650V的器件一起使用，使用非对称控制以相对较低的变压器初级与变压器次级比来实现高的降压比(step-downratio)。图1示出了包括三级LLC拓扑的示例性电源100。电源100从输入电力源800接收800V的电压输入。开关Q2和开关Q3限定与电容器C6联接的第一半桥，开关Q1和开关Q4限定与电容器C7联接的第二半桥。开关Q2由控制信号AA经由隔离驱动器E9及电阻器R34和电阻器R38驱动，开关Q3由控制信号BB2经由隔离驱动器E8及电阻器R27和电阻器R28驱动，开关Q4由控制信号AA2经由隔离驱动器E10及电阻器R35和电阻器R37驱动，以及开关Q1由控制信号BB经由隔离驱动器E7及电阻器R29和电阻器R32驱动。所述电源还包括变压器TX1，该变压器TX1包括初级绕组P1和次级绕组S1。电容器C1和电感器L5联接在初级绕组P1与开关Q2和开关Q3之间，电容器C2和电感器L1联接在初级绕组P1与开关Q1和开关Q4之间。电源100还包括联接到次级绕组S1的四个二极管D1、D2、D9和D10以及联接到输出端Vout的电容器C10和负载RLOAD。图2示出了在电源100的操作期间通过开关Q1、开关Q2、开关Q3和开关Q4的示例性电流波形。如图2所示，通过开关Q3和开关Q4的RMS电流比通过开关Q1和开关Q2的RMS电流高(例如，约1.732倍高)。因此，开关Q1和开关Q2需要更低的导通电阻(Rdson)。此外，开关Q3和开关Q4是同时接通的，因此通过开关Q3和开关Q4的功率损耗更高，这是因为开关Q3和开关Q4的导通电阻是串联连接的。
技术实现思路
本部分提供了本专利技术的一般性概括，且不是本专利技术的全部范围或本专利技术的所有特征的全面公开。根据本专利技术的一个方面，一种开关模式电源包括一对输入端子，所述一对输入端子用于从输入电力源接收交流(AC)或直流(DC)电压输入；一对输出端子，所述一对输出端子用于向负载供应直流(DC)电压输出；以及至少四个开关，所述至少四个开关联接在所述一对输入端子与所述一对输出端子之间的三级LLC电路布置中。所述开关模式电源还包括：倍压器功率因数校正(PFC)电路，所述倍压器功率因数校正电路联接在所述一对输入端子与所述三级LLC电路布置之间；以及控制电路，所述控制电路联接成操作所述至少四个开关以向所述负载供应所述直流电压输出。根据本专利技术的另一方面，公开了一种操作开关模式电源的方法。所述开关模式电源包括一对输入端子、一对输出端子、联接在所述一对输入端子与所述一对输出端子之间的三级LLC电路布置中的至少四个开关、以及联接在倍压器功率因数校正(PFC)电路中的至少两个功率因数校正电路开关，所述倍压器功率因数校正电路联接在所述一对输入端子与所述三级LLC电路布置之间。所述方法包括：操作所述倍压器功率因数校正电路中的所述至少两个功率因数校正电路开关以增大在所述一对输入端子处接收到的电压输入，并将增大的电压供应给所述三级LLC电路布置；以及操作所述三级LLC电路布置中的所述至少四个开关以将直流电压输出供应给所述一对输出端子。概念1：一种开关模式电源，包括：一对输入端子，所述一对输入端子用于从输入电力源接收交流或直流电压输入；一对输出端子，所述一对输出端子用于向负载供应直流电压输出；至少四个开关，所述至少四个开关联接在所述一对输入端子与所述一对输出端子之间的三级LLC电路布置中；倍压器功率因数校正电路，所述倍压器功率因数校正电路联接在所述一对输入端子与所述三级LLC电路布置之间；以及控制电路，所述控制电路联接成操作所述至少四个开关以向所述负载供应所述直流电压输出。概念2：根据概念1所述的开关模式电源，其中，所述倍压器功率因数校正电路被配置为当所述电压输入在指定的低线路电压范围内时，将第一功率因数校正电压输出供应给所述三级LLC电路布置；所述倍压器功率因数校正电路被配置为当所述电压输入在指定的高线路电压范围内时，将第二功率因数校正电压输出供应给所述三级LLC电路布置；所述第二功率因数校正电压输出大于所述第一功率因数校正电压输出；以及所述指定的低线路电压范围不同于所述指定的高线路电压范围。概念3：根据概念2所述的开关模式电源，其中，所述倍压器功率因数校正电路包括至少两个功率因数校正电路开关，所述控制电路包括第一基准电压和第二基准电压，所述第一基准电压不同于所述第二基准电压，并且所述控制电路被配置为：接收感测到的电压输入，并确定所述感测到的电压输入是在所述指定的低线路电压范围内还是在所述指定的高线路电压范围内；当所述电压输入在所述指定的低线路电压范围内时，根据所述第一基准电压来操作所述至少两个功率因数校正电路开关；以及当所述电压输入在所述指定的高线路电压范围内时，根据所述第二基准电压来操作所述至少两个功率因数校正电路开关。概念4：根据概念3所述的开关模式电源，其中，所述倍压器功率因数校正电路包括电感器、两个二极管和两个电容器，所述至少两个功率因数校正电路开关联接在所述电感器与所述一对输入端子中的一个输入端子之间，每个二极管联接在所述电感器与所述三级LLC电路布置之间，每个电容器与所述两个二极管中的相应的一个二极管联接，以及所述控制电路被配置为经由脉冲宽度调制信号来控制所述至少两个功率因数校正电路开关。概念5：根据概念2至4中任一项所述的开关模式电源，其中，所述控制电路被配置为当所述电压输入在所述指定的低线路电压范围内时，以第一操作模式操作所述三级LLC电路布置中的所述至少四个开关；以及所述控制电路被配置为当所述电压输入在所述指定的高线路电压范围内时，以第二操作模式操作所述三级LLC电路布置中的所述至少四个开关。概念6：根据概念5所述的开关模式电源，其中，所述第一操作模式为对称半桥操作，所述第二操作模式为非对称半桥操作。概念7：根据概念6所述的开关模式电源，其中，所述三级LLC电路布置的所述至少四个开关中的第一开关和第二开关限定第一半桥，并且所述三级LLC电路布置的所述至少四个开关中的第三开关和第四开关限定第二半桥；所述开关模式电源还包括第五开关，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关模式电源，包括：/n一对输入端子，所述一对输入端子用于从输入电力源接收交流或直流电压输入；/n一对输出端子，所述一对输出端子用于向负载供应直流电压输出；/n至少四个开关，所述至少四个开关联接在所述一对输入端子与所述一对输出端子之间的三级LLC电路布置中；/n倍压器功率因数校正电路，所述倍压器功率因数校正电路联接在所述一对输入端子与所述三级LLC电路布置之间；以及/n控制电路，所述控制电路联接成操作所述至少四个开关以向所述负载供应所述直流电压输出。/n

【技术特征摘要】
20200228 US 16/805,1751.一种开关模式电源，包括：
一对输入端子，所述一对输入端子用于从输入电力源接收交流或直流电压输入；
一对输出端子，所述一对输出端子用于向负载供应直流电压输出；
至少四个开关，所述至少四个开关联接在所述一对输入端子与所述一对输出端子之间的三级LLC电路布置中；
倍压器功率因数校正电路，所述倍压器功率因数校正电路联接在所述一对输入端子与所述三级LLC电路布置之间；以及
控制电路，所述控制电路联接成操作所述至少四个开关以向所述负载供应所述直流电压输出。


2.根据权利要求1所述的开关模式电源，其中，
所述倍压器功率因数校正电路被配置为当所述电压输入在指定的低线路电压范围内时，将第一功率因数校正电压输出供应给所述三级LLC电路布置；
所述倍压器功率因数校正电路被配置为当所述电压输入在指定的高线路电压范围内时，将第二功率因数校正电压输出供应给所述三级LLC电路布置；
所述第二功率因数校正电压输出大于所述第一功率因数校正电压输出；以及
所述指定的低线路电压范围不同于所述指定的高线路电压范围。


3.根据权利要求2所述的开关模式电源，其中，
所述倍压器功率因数校正电路包括至少两个功率因数校正电路开关，所述控制电路包括第一基准电压和第二基准电压，所述第一基准电压不同于所述第二基准电压，并且所述控制电路被配置为：
接收感测到的电压输入，并确定所述感测到的电压输入是在所述指定的低线路电压范围内还是在所述指定的高线路电压范围内；
当所述电压输入在所述指定的低线路电压范围内时，根据所述第一基准电压来操作所述至少两个功率因数校正电路开关；以及
当所述电压输入在所述指定的高线路电压范围内时，根据所述第二基准电压来操作所述至少两个功率因数校正电路开关。


4.根据权利要求3所述的开关模式电源，其中，所述倍压器功率因数校正电路包括电感器、两个二极管和两个电容器，所述至少两个功率因数校正电路开关联接在所述电感器与所述一对输入端子中的一个输入端子之间，每个二极管联接在所述电感器与所述三级LLC电路布置之间，每个电容器与所述两个二极管中的相应的一个二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·西加马尼，
申请(专利权)人：雅达电子国际有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81