具有软切换的直流电压转换器制造技术

本发明专利技术涉及具有软切换的半桥式的直流到直流转换器，它具有变压器（Ｔｒｆ）。所述转换器的初级是具有半桥配置的类型，并且通过两个开关（Ｔ１，Ｔ２）而链接到输入电压源（Ｖｅ），而所述次级是半波式的，并且通过电感（Ｌｆ）而链接到负载。提供用于通过脉冲宽度调制、以固定频率来交替地控制所述两个开关Ｔ１和Ｔ２的部件。为了减少所述转换器的部件的数量，与所述初级绕组（Ｌｐ）串联小值的电容器（Ｃｒ’），反射回次级的所述电容器被设计成与所述电感（Ｌｆ）谐振。所述电感是从次级看的变压器的泄漏电感。当在所述电感中的电流不为零时，切换开关是有益的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半桥式高频直流到直流转换器，它在次级具有软切换和电流上的准谐振。这种转换器用于需要连线到市电并且提供隔离的直流输出电压的任何类型的产品。应用领域有多个，并且涉及范围为专业、工业和大众市场设备的所有产品。
技术介绍
专利申请第FR2 738 417号公开了一种具有斩波式调节的直流到直流转换器，其形式是在初级为具有软切换的半桥结构，并且在次级为具有零电流切换的半波准谐振整流。在图1中表示这样的电路。参见图1，所述转换器包括在初级侧的具有半桥配置的隔离变压器Trf;在次级侧的具有半波整流的准谐振电路。更精确而言，初级电路包括具有两个开关T1和T2的半桥电路，所述两个开关T1和T2串联在用于提供电压Ve的电压发生器SV的端子之间。开关T1和T2是传统的MOSFET晶体管。半桥电路的中点连接到变压器Trf的初级绕组Lp的偏置端。初级绕组Lp的另一端经由具有高电容的电容器Cdp而连接到发生器SV的、与开关T2连接的那个端子。由作为转换器输出电压的函数的、基于脉冲宽度调制电路而产生的控制信号Drv1和Drv2来驱动开关T1和T2，并且变压器Trf具有匝数比m。变压器Trf的次级绕组Ls的非偏置端通过电感Lf和二极管D1而链接到谐振电容器Cr的第一端，所述电感Lf对应于从变压器Trf的次级看的泄漏电感，这个电容器的另一端链接到次级绕组Ls的偏置端。平滑电感L1连接在二极管D1/电容器Cr接点和电容器Cs的一端之间，所述电容器Cs被布置在所述转换器的输出端之间。电容器Cs的另一端连接到次级绕组Ls的偏置端。用于提供电流Is的电流发生器SC连接在所述转换器的输出端之间，以便实现流过所述转换器的负载的电流。所述平滑电感的功能是平滑提供到所述负载的电流。这个转换器的操作方式对于本领域技术人员是公知的。在专利申请FR 2738 417中详细对其进行了说明。开关T1和T2的控制信号Drv1和Drv2一个接一个地闭合。在这些开关的交替启动之间有死区时间(dead time)，以便所述晶体管在这两个信号的工作周期期间的两种场合下处于打开状态。在专利申请第FR 2 738 417中详细说明了产生这些控制信号的方式。每个周期的持续时间(＝信号Drv1和Drv2的周期)依赖于寻求获得用于对开关T1和T2的寄生电容充电并且因此具有所述开关的软切换所需要的初级电流Ip。开关T1和T2的接通时间的比率定义了所述转换器的输出电压。使用这种结构，当在次级的电流为零时执行开关的切换，以便降低开关损耗。当闭合开关T2时，泄漏电感Lf与低值的电容器Cr谐振。通过流过变压器Trf的绕组Lp的磁化电流来保证在初级的软切换，所述磁化电流是通过向初级绕组Lp和电容器Cdp的端子施加电压Ve来产生的，并且由反射(referback)到初级的平均输出电流按照匝数比来增加。这种结构对于仅需要弱磁化电流的相对低的功率工作得很好。另外，功率中的增加使得必须以相同的比例来增加磁化电流的值，以便保证在初级的软切换。另一个缺点是它包括大量的部件。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种转换器，其包括减少数量的部件，并且能够在不必提高磁化电流的值的情况下提供更大的功率。本专利技术涉及具有软切换的DC电压转换器，其包括变压器，所述变压器具有初级绕组和次级绕组，所述转换器的初级是具有半桥配置的类型，并且能够通过两个开关而链接到输入电压源，而所述转换器的次级是准谐振半波式的，并且能够链接到负载；用于通过按照转换器的输出电压的函数的脉冲宽度调制而以固定频率来交替地控制所述两个开关的部件。按照本专利技术，小值的电容器与初级绕组串联，反射到次级的所述电容器被设计成与在次级存在的电感谐振，并且在所述次级产生所述准谐振。所述电感是从次级看的变压器的泄漏电感，或可以是由从次级看的所述变压器的泄漏电感和在次级绕组和转换器的负载之间布置的附加电感所形成的串联电感。所述转换器的谐振部件的数量因此减小。按照一种特定的操作模式，当在所述电感中的电流为零时切换所述开关。按照一种优选的操作模式，当在所述电感中的电流不为零时切换所述开关，并且所述电流通过反射到初级而帮助实现所述开关的软切换。附图说明通过阅读以非限定性示例给出的、随后参照附图的说明，将会更好地理解本专利技术，在所述附图中图1是现有技术的、具有软切换的转换器的电路图，图2是按照本专利技术的转换器的电路图，图3A-3F是用于表示图2的转换器的操作方式的时序图。具体实施例方式图2中图解的所提出电路与图1电路的不同之处在于谐振部件的位置和其操作模式。在图1的电路中，从次级看的变压器Trf的泄漏电感Lf与低值的电容器Cr谐振。按照本专利技术，泄漏电感Lf与位于电容器Cdp的位置的电容器Cr’谐振。更精确而言，从次级看的所述变压器的泄漏电感Lf与反射到次级的电容器Cr’谐振。电感Lf可以是由从次级看的变压器的泄漏电感和附加电感所形成的串联电感，所述附加电感位于次级绕组和所述转换器的负载之间。省略电容器Cr和Cdp，并且因此在次级不再有任何谐振电容器，而平滑电感L1不再相关联。有可能以与图1相同的方式、即通过在次级的电流为零时切换开关T1和T2来操作这个转换器。因此，所述结构的优点仅仅是其减少的部件数量。但是，按照优选的操作模式，开关T1和T2不再在次级为零电流时切换。它们在泄漏电感Lf中的电流不为零时切换，随后反射到初级的这个电流加到由在初级绕组中的电压Ve产生的磁化电流上，以便对于所述结构中的所有寄生电容、特别是晶体管T1和T2的漏极/源极电容(coss)以及所述变压器的寄生电容充电。在这种模式中，因此预先安排中断所述转换器的次级电路的电流谐振，以便保证开关T1和T2的软切换，而不论要提供的功率如何。在图3A-3F中图解这种优选的操作模式。在随后的说明中，Ip表示通过初级绕组Lp的电流，If表示通过变压器的泄漏电感Lf的电流，Vr’表示在电容器Cr’的端子之间的电压，VLS表示在次级绕组Ls的端子之间的电压，Vs表示所述转换器的输出电压，M表示半桥的中点，而VM表示在点M的电压。图3A和3B图解了开关T1和T2的控制信号Drv1和Drv2的形状。图3C表示在半桥的中点M处存在的电压VM。图3D表示在谐振电容器Cr’的端子之间的电压Vr’中的变化和在次级绕组Ls的端子之间的电压VLS中的变化。图3E表示通过变压器的泄漏电感Lf的电流If。最后，图3F表示通过初级绕组Lp的电流Ip。在这些附图中，T表示开关T1和T2的打开/闭合循环的周期。在每个开关闭合之间有开关T1和T2被打开的死区时间tm。在开关T1闭合之前有第一死区时间tm1，在开关T2闭合之前有第二死区时间tm2。参照图3A和3B，在时间的时段期间开关T1闭合，而在时间的时段期间开关T2闭合。在开始，开关T1和T2打开，并且在泄漏电感Lf中的电流等于Ip0。被称为P1的工作阶段然后开始。在此阶段期间，电流If减小。反射到初级的这个电流在某种意义上将与通过向初级施加电压Ve而产生的磁化电流一起来帮助将特别是开关T1和T2的寄生电容充电以获得软切换，这是因为电流VM自然地增加到Ve。因此，反射回初级的电流If使得有可能增加如图3F中所示的电流Ip。在死区时间tm1后开关T1闭合。当点M已经达到电压Ve的同本文档来自技高网...

【技术保护点】
采用软切换的ＤＣ电压转换器，其包括：变压器（Ｔｒｆ），所述变压器具有初级绕组（Ｌｐ）和次级绕组（Ｌｓ），所述转换器的初级是具有半桥配置的类型，并且能够通过两个开关（Ｔ１，Ｔ２）而链接到输入电压源（Ｖｅ），而所述转换器的次级是准谐振半波式的，并且能够链接到负载；用于通过按照转换器的输出电压的函数的脉冲宽度调制而以固定频率来交替地控制所述两个开关（Ｔ１，Ｔ２）的部件，其特征在于：小值的电容器（Ｃｒ’）与所述初级绕组（Ｌｐ）串联，反射到次级的所述电容器被设计成与在次级存在的 电感（Ｌｆ）谐振，并且在所述次级产生所述准谐振。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普马钱德，迪迪尔普洛奎因，杰勒德莫里佐特，
申请(专利权)人：汤姆森特许公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]