具有自驱式同步整流器的半桥LLC谐振转换器制造技术

本实用新型专利技术揭示一种具有自驱式同步整流器的半桥ＬＬＣ谐振转换器，其利用一直流移位器、一直流复位器和／或一差动变压器以驱动在次级电力回路中的同步整流器。该同步整流器的驱动电压可为双极性或单极性。在正确操作模式下，此具有自驱式同步整流器的半桥ＬＬＣ谐振转换器可降低整流器导通损失以提高转换器效率。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术揭示一种具有自驱式同步整流器的半桥LLC谐振转换器。
技术介绍
现有技术的电路图示于图1，其中第一开关晶体管Mi与第二开关晶体管M2以半桥结构(half-bridge configuration)连接于输入电压源V;n与谐振电路(resonanttank)之间；LLC谐振电路包含磁化电感^ 、谐振电感^与谐振电容G ;变压器Tl包含一组初级线圈^p与二组次级线圈^';第一整流二极管D,与第二整流二极管D2以中央抽头式全波整流器结构(center-tapped full-wave rectifier configuration)连接于次级线圈^与输出电容Co之间。为便于说明，定义下列电路参数(circuit parameters):fs为M1与M2的切换 频率<formula>formula see original document page 4</formula>为Lr与Cr的谐振频率；<formula>formula see original document page 4</formula>为T1的初级对次级圈数比；^为输出电压<formula>formula see original document page 4</formula>为反射输出电压。就电路变数(circuit variables)而言，与 M2的栅-源极电压^'W与dO、谐振电容电压vc力)、初级电压VpW与次级电压 v力)的参考极性以及谐振电感电流'；W、磁化电感电流、(。、初级电流'P(,)与次级 电流^)的参考方向亦标明于图1。依据,<,、,=,与,>,的情况，<formula>formula see original document page 4</formula>的波形 图分别示于图2a、图2b与图2c。因前半周期与后半周期之间有对称性，故仅说明 前半周期的等效电路与关键波形。首先说明<formula>formula see original document page 4</formula>的物理意义如下？ = ~为一个谐振周期重 新开始的时刻；,=/1为",)从负值变成正值的时刻；^~为''^)下降至0的时刻； ^"为CW下降至o的时刻。无论,^,或,>乂，于^^,'的期间，M,与M2皆关闭。因^々)小于0且 大于、W，故、(0流经Mi的本体二极管；W0〉0流进、的黑点端；"(0>0流出乂的黑点端；D1导通但D2截止。^被^制；未能参加A与^的谐振。、W与 "(0皆为正弦波；、W的上升斜率为A"。 Dl在^^的时刻被零电流切换(zero-current-switched, ZCS)至导通状态；Ml可于"s " fl的期间被零电压切换 (zero-voltage-switched, ZVS)和/或在^= ,i的时刻被零电流切换至导通状态以降低切 换损失(switehing loss)。在,^,的情况，^)于M1关闭前下降至0 (即^"0 。于""^的期间， M1开启但M2关闭。于^^^r的期间，因、W大于0且大于、W，故、(。流经 Ml的通道；'P(0〉0流进^P的黑点端；"0〉0流出乂的黑点端；D1导通但D2截 止。^皿^箝制；未能参加A与^的谐振。、W与"W皆为正弦波；U^的上升 斜率为；。Dl在纟=~的时刻被零电流切换至截止状态。于~《"G的期间，因~々) 大于0且等于'"W，故"')流经M1的通道；W)^; "0 = 0; D1曳D2皆截止。 4未被乙箝制；能参加A与CV的谐振。、")与、(,)的上升斜率小于4 。D2在,=。的时刻被零电流切换至导通状态。在,〉,的情况，"。于M1关闭后下降至0 (即~>~)。于""G的期间， M1开启但M2关闭。因、W大于0且大于、W，故、W流经M1的通道；~(,)〉0 流进Wp的黑点端；^)>()流出^的黑点端；D1导通但D2截止。^被^，制； 未能参加^与Cr的谐振。^々)与"^皆为正弦波；、W的上升斜率为Z 。于 """的期间，M1与M2皆关闭。因'"W大于0且大于、W,故、W流经M2的本体二极管；~(0>()流进^^的黑点端；",)〉G流出^的黑点端；Dl导通但D2截止。^盤^箝制；未能参加^与Cf的谐振。1々)与/力)皆为正弦波；、W的上 升斜率为A"。 "0在^^的时刻以零电流切换从D!换流(commutate)至02。因开关晶体管与整流二极管能被零电压切换或被零电流切换，此种现有的转换 器具有低切换损失。然而，此现有的转换器采用二极管为整流器，故导致较高的整流器导通损失(conduction loss)。本技术以同步整流器取代二极管整流器以降低 整流器导通损失并揭示便宜有效的栅极驱动器。理论上，初级开关晶体管与次级同步整流器可被初级集成电路控制器或次级集 成电路控制器驱动。实务上，初级集成电路控制器较次级集成电路控制器有三项优 点(1)较易取得(2)较易与初级功率因素校正器配合(3)较易实现转换器的 保护功能。因此，本技术提出以初级集成电路控制器驱动次级同步整流器的方 法。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的是提供一种具有自驱式同步整流器的半桥LLC谐振转换器，其利用初级集成电路控制器与栅极驱动器以驱动初级开关晶体管与次级同步整流器。本技术的具有自驱式同步整流器的半桥LLC谐振转换器，其特点是包含:一第一开关晶体管与一第二开关晶体管，其中该第一开关晶体管与该第二开关晶体管连接于一第一节点，再串接于一外部电源与一初级接地端之间；一LLC谐振电 路，其包含串接的一谐振电容、 一谐振电感与一磁化电感，其由一电力变压器的一 初级线圈提供，串接于该第一节点与该初级接地端之间； 一电力回路，包含串接的 该电力变压器的一第一次级线圈、 一第一同步整流晶体管、 一第二同步整流晶体管 与该电力变压器的一第二次级线圈，该第一同步整流晶体管与该第二同步整流晶体 管连接于一第二节点，该第二节点连接一次级接地端，该第一次级线与该第二次级 线圈连接于一电压输出端，该电压输出端与该次级接地端之间跨接一滤波电容；一 初级集成电路控制器；一栅极驱动器连接该第一开关晶体管的栅极与该第二开关晶 体管的栅极与该初级集成电路控制器；以及一差动电压器连接该初级集成电路控制 器、该栅极驱动器、该第一同步整流晶体管的栅极与该第二同步整流晶体管的栅极。栅极驱动器由集成电路基础型(IC-based)或变压器基础型(transformer-based) 驱动组件(drivermodule)与差动变压器(differentialtransformer)组成；或者由直 流移位器(DCshifter)、直流复位器(DC restorer)与差动变压器组成。初级开关晶体管的驱动电压为单极性；次级同步整流器的驱动电压可为双极性 或单极性。本技术的具有自驱式同步整流器的半桥LLC谐振转换器的优点是在正确 操作模式下，可降低整流器导通损失以提高转换器效率。附图说明为能更清楚理解本技术的目的、特点和优点，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自驱式同步整流器的半桥ＬＬＣ谐振转换器，其特征在于包含：　一第一开关晶体管与一第二开关晶体管，其中该第一开关晶体管与该第二开关晶体管连接于一第一节点，再串接于一外部电源与一初级接地端之间；　一ＬＬＣ谐振电路，其包含串接的一谐振电容、一谐振电感与一磁化电感，其由一电力变压器的一初级线圈提供，串接于该第一节点与该初级接地端之间；　一电力回路，包含串接的该电力变压器的一第一次级线圈、一第一同步整流晶体管、一第二同步整流晶体管与该电力变压器的一第二次级线圈，该第一同步整流晶体管与该第二同步整流晶体管连接于一第二节点，该第二节点连接一次级接地端，该第一次级线与该第二次级线圈连接于一电压输出端，该电压输出端与该次级接地端之间跨接一滤波电容；　一初级集成电路控制器；　一栅极驱动器连接该第一开关晶体管的栅极与该第二开关晶体管的栅极与该初级集成电路控制器；以及　一差动电压器连接该初级集成电路控制器、该栅极驱动器、该第一同步整流晶体管的栅极与该第二同步整流晶体管的栅极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王志良，余金生，
申请(专利权)人：洋鑫科技股份有限公司，王志良，
类型：实用新型
国别省市：71[中国|台湾]