功率变换器制造技术

一种功率变换器，其包括：第一可控开关（Ｍ２）的第一主电流路径与第二可控开关（Ｍ３）的第二主电流路径的串联设置。该串联设置被设置成接收ＤＣ输入电压（Ｖ１）。电感（Ｌ）与电容（２）的串联设置被设置成与第二主电流路径并联。耦合到电感（Ｌ）的输出节点（Ｎ０）提供所述功率变换器的输出电压（Ｖ０）。该功率变换器还包括用于改变所述电容（２）的装置（Ｍ１）。控制器（１）利用可变重复频率（ｆｒ）来控制第一可控开关（Ｍ２）和第二可控开关（Ｍ３）以便稳定所述输出电压（Ｖ０），并且控制所述用于改变的装置（Ｍ１）以根据所述功率变换器的输出功率来改变所述电容（２）或所述电感（Ｌ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种功率变换器、 一种具有不同功率模式并且包括所 述功率变换器的设备以及一种控制所述功率变换器的方法。
技术介绍
通常来说，谐振LLC功率变换器包括两个MOSFET的串联设置，在 该串联设置的两端提供DC输入电压。所述LLC功率变换器还包括变压 器的初级绕组和电容器的串联设置，该串联设置被设置成与其中一个 所述MOSFET并联。所述变压器具有次级绕组，所述次级绕组通过整流 器给负载提供DC电压。控制器以可变的重复频率来控制第一和第二可 控开关，以便稳定负载两端的输出电压。例如在2002年>^布的编号为EN 3122 785 12770的"Philips Electronics Service Manual of Chassis FM24AA"中从第EN93页开 始公开了这种LLC功率变换器。这种LLC功率变换器所能提供给负载的峰值功率电平由所述变压 器所形成的电感的电感值以及所述电容器的电容决定。提高所述功率 变换器的峰值功率的一种可能性是增大所述电容或电感。然而，增大 所述电容的缺点在于，所述功率变换器中的损耗也增大，并且该功率 变换器中的组件的尺寸必须被确定成能够应对这些更高的损耗。增大 所述电感的缺点在于，所述变压器变得更大并且成本更高。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种在无需尺寸过大的组件的情况下提 供大峰值功率的功率变换器。本专利技术的第一方面提供一种如权利要求1所述的功率变换器。本 专利技术的第二方面提供一种如权利要求10所述的设备，该设备包括操作 在不同功率模式下的电路以及所述功率变换器。本专利技术的第三方面提 供一种如权利要求11所述的控制功率变换器的方法。在从属权利要求 中限定了有利实施例。根据本专利技术的第一方面的功率变换器包括第一可控开关的第一主 电流路径和第二可控开关的第二主电流路径的串联设置。在该串联设置的两端提供DC输入电压。把电感与电容的串联设置与所述第二主电 流路径并联。把提供该功率变换器的输出电压的输出节点耦合到所述 电感。该电感可以是由单一电感器表示的线圈，或者是从变压器的初 级侧看去的该变压器的电感。从变压器的初级侧看去的该变压器的电 感可以由,兹化电感器与泄漏电感器的串联设置表示。如果使用了变压 器，则所述输出节点被耦合到该变压器的次级绕组。所述线圈或变压 器的电感与所述电容器的电容形成谐振电路。控制器以可变的重复频率控制所述第一和第二可控开关，以便稳 定所述功率变换器的输出电压。该控制器根据该功率变换器的所需峰 值输出功率来控制所述电容或所述电感。可以利用输出端处的电流传 感器来感测所述输出功率，但是可替换地，也可以使用表示所述输出 功率的其他信号，正如下面将关于相关从属权利要求所阐述的那样。 优选地，所述功率变换器是LLC变换器。实际峰值功率。因此，根据将被提供的输出功率来自动改变所述功率 变换器的尺寸，以便满足所需峰值电流。由于只能在短时间段内提供 所述峰值电流，因此所述组件关于其热属性的尺寸由将被提供的平均 功率决定。与此相对，在现有技术LLC功率变换器中，所述电容和所 述电感具有固定值，该固定值被选择成使得可以提供最高峰值功率。 因此，虽然在长时间段内所提供的功率远低于所迷峰值功率，但是由 于所述电容器的高电容值所导致的开关损耗持续存在。因此，所述功 率变换器的效率并不是最优的，并且所述組件的尺寸必须过大以便能 够应对所述开关损耗。必须注意到，US 6， 621， 718公开了一种功率变换器，该功率变换 器具有操作在固定频率下的振荡器以及耦合到该振荡器的谐振电路。 该功率变换器通过控制该谐振电路的谐振而不是通过改变所述操作频 率来稳定其输出电压，因此其操作方式与本专利技术完全不同。在如权利要求2所述的一个实施例中，电容是第一与第二电容莽 的并联设置或者是第一与第二电容器的串联设置。控制器通过控制开 关来改变所述电容，该开关把第二电容器与第一电容器并联连接，或者如果第二电容器被设置成与第一电容器串联的话则把该第二电容器短路。但是可替换地，也可以使用具有可变电容的组件。可以按照类 似的方式改变所述电感。在如权利要求4所述的一个实施例中，被设置成与所述电容器串 联的所述电感器包括或者就是变压器的初级绕组。所述负载被耦合到 该变压器的次级绕组。在如权利要求5所述的一个实施例中，控制器接收到指示所述负 载的功率模式的命令。如果所述功率模式表明所迷负载的功率消耗高 于预定水平，则增大所述电容或电感。在这种应用中，所述负载的功 率模式是已知的。在如权利要求6所述的一个实施例中，负载是消耗功率的电路或 设备，其具有作为待机模式的第一功率模式以及作为正常操作模式的 第二模式。用户可以在所述正常模式与所述待机模式之间切换所述电 路或设备。根据用户选择，控制器控制所述电容或电感，从而使得所 述电容或电感在低功率待机模式期间的值低于在高功率正常操作模式 下的值。例如，具有待机模式的设备可以是电视机，其具有低功率待 机模式和操作模式。在所述高、低功率模式之间的切换可以由其他外 部信号来控制。例如，在与基站进行通信的移动电话中，该移动电话 的输出功率可以由该基站来设置。在如权利要求7所述的一个实施例中，控制器具有用来接收DC输 入电压的输入端，以便在所述DC输入电压下降到预定电平以下时增大 所述电容或电感。在高DC输入电压电平下，所述功率变换器能够提供 高峰值输出功率。如果所述DC输入电压下降，所述最大峰值输出功率 也下降。在DC输入电压的特定值以下，可以增大所述电容或电感，以便提高可由所述功率变换器提供的峰值功率。在如权利要求8所述的一个实施例中，如果重复频率下降到预定 频率以下，则控制器增大所述电容或所述电感。因此，所述谐振频率 降低，并且更高的峰值输出功率是可能的。在如权利要求9所述的一个实施例中，控制器包括频率限制器， 该频率限制器把重复频率限制到预定的最小值。误差放大器接收输出 电压和参考电平，以便确定该输出电压是否越过该参考电平。限幅 (clipping)检测器接收该误差放大器的输出信号，以便检测出该输出信号的限幅。如果该限幅检测器检测到被限幅的输出信号，则所述控 制器增大所述电容或电感。因此，如果所述功率变换器的开关频率达 到所述最小值，则增大所述电容或电感以降低所述谐振频率，并且该 功率变换器能够提供更高的峰值功率。所述最小重复频率等于或者略高于所述实际谐振频率，以便防止 所迷功率变换器进入所谓的电容性模式。在该功率变换器提供其最大 峰值功率的时刻，所述重复频率等于所述最小重复频率。现在，误差 放大器进行限幅，该限幅可以很容易被检测到并且被用来作为用于增 大所述电容或电感的触发。参照下面描述的各实施例，本专利技术的这些和其他方面将变得显而 易见。附图说明在附图中图1示出了根据本专利技术的LLC变换器的一个实施例的示意性方框图2示出了用于改变所述LLC变换器的谐振电容的一个替换实施 例的电路图3示出了用于响应于所述变换器的DC输入电压的电平来改变所 述谐振电容的电路的示意性电路图4示出了根据所述变换器的重复频率来改变所述谐振电容的方 框图5示出了重复频率范围以便阐述图4中示出的电路的操作； 图6示出了根据所述误差放大器的限幅来改变所述谐振电容的方 框图；以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率变换器，包括：　　　　第一可控开关（Ｍ２）的第一主电流路径与第二可控开关（Ｍ３）的第二主电流路径的串联设置，该串联设置被设置成接收ＤＣ输入电压（Ｖ１）；　　　　被设置成与第二主电流路径并联的电感（Ｌ）与电容（２）的串联设置，其中所述电感（Ｌ）和电容（２）决定谐振频率（ｆｒ１，ｆｒ２）；　　　　输出节点（ＮＯ），其耦合到所述电感（Ｌ）以用于提供所述功率变换器的输出电压（ＶＯ）；　　　　用于改变所述电容（２）或所述电感（Ｌ）的装置（Ｍ１）；以及　　　　控制器（１），其利用可变重复频率（ｆｒ）来控制第一可控开关（Ｍ２）和第二可控开关（Ｍ３）以便稳定所述输出电压（ＶＯ），并且控制所述用于改变的装置（Ｍ１）以根据所述功率变换器的所需峰值输出功率来改变所述电容（２）或所述电感（Ｌ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PM里思尤，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]