AC/DC功率变换器制造技术

一种AC/DC功率变换装置，所述变换装置采用双分支拓扑。第一分支包括第一AHB开关网络，所述第一AHB开关网络用于接收AC电网电力并产生AC电源，所述AC电源通过串联谐振阻抗耦合到变压器的第一初级绕组。所述第一开关网络包括串联耦合的两个双向开关，其中每个双向开关包括以相反极性串联耦合的两个开关器件。所述变压器的次级绕组通过SR开关器件耦合到输出DC电源。第二分支包括二极管桥，用于接收所述AC电网电力并产生DC电源，耦合到第二AHB开关网络。所述第二AHB开关网络通过第二串联谐振阻抗耦合到所述变压器的第二初级绕组。所述第一分支和第二分支中的每一个交替且独立地工作。分支和第二分支中的每一个交替且独立地工作。分支和第二分支中的每一个交替且独立地工作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】AC/DC功率变换器


[0001]所公开实施例各方面大体涉及功率变换装置，更具体地，涉及谐振AC
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DC功率变换器。

技术介绍

[0002]现代移动设备的处理能力和屏幕尺寸不断增加，导致功耗增加以及电池尺寸相应增加。不幸的是，对于传统电池充电器，这些较大的电池需要很长的充电时间。高端手机目前配备的充电器功率范围为40至65瓦。专为手机、笔记本电脑和其它类型设备充电而设计的多功能充电器通常提供75瓦或更高的充电功率。法规要求(例如某些司法管辖区对功率超过75瓦的充电器实施的法规)会增加复杂性和成本，并可能降低较高功率充电器的整体效率。
[0003]电流整形技术与ACF拓扑相结合可减少组件数量和系统成本。然而，在这些拓扑中，能量被处理两次，导致系统效率低，不可接受。将无桥技术与有源半桥(active half bridge，AHB)拓扑相结合可提高系统效率，但仍需处理能量两次，从而限制了系统效率。
[0004]AHB反激变换器可以提供高效率和低组件应力，并显示出高功率密度的潜力。然而，这些技术仅限于较低功率的应用，例如低于75瓦的应用。
[0005]因此，需要改进的高输出AC/DC功率变换器，其可以提供高效率和高功率密度，同时满足适用的法规要求。所以，需要提供一种至少部分解决上述问题的装置。

技术实现思路

[0006]所公开实施例各方面涉及一种AC/DC功率变换装置，所述变换装置采用双分支拓扑以在变换器中提供高系统效率和高功率密度，所述变换器能够在宽范围的输入功率和宽范围的输出功率(WIWO)工作条件下提供高输出功率。所公开实施例多个方面提供了WIWO功率变换，同时仅将大部分能量变换一次。独立权利要求的主旨是实现此目的及其它目的。附属权利要求中可以找到进一步有利的修改。
[0007]根据第一方面，上述和进一步的目的及优点是通过一种装置获得的。在一个实施例中，所述装置包括变压器，所述变压器包括磁耦合到次级绕组的第一初级绕组和第一串联谐振阻抗，所述第一串联谐振阻抗包括串联的第一谐振电感、第一谐振电容和所述第一初级绕组。所述装置还包括连接在第一AC电源节点和第二AC电源节点之间的第一开关网络。所述第一开关网络包括与第二双向开关串联的第一双向开关，其中所述第一串联谐振阻抗与所述第二双向开关并联。所述装置还包括连接在所述次级绕组的第一端和第一DC节点之间的整流管开关，其中所述次级绕组的第二端连接到第二DC节点。所述第一双向开关包括与第二开关器件串联的第一开关器件，其中所述第一开关器件的源极连接到所述第二开关器件的源极。所述第二双向开关包括与第四开关器件串联的第三开关器件，其中所述第三开关器件的源极连接到所述第四开关器件的源极。所述谐振DC
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DC变换器提供高效的单级功率变换，而所述双向开关提供停用所述开关网络的能力，从而允许禁用所述变换器
并停止通过所述变换器的功率流。
[0008]在所述装置的一种可能的实现方式中，所述装置还包括磁耦合到所述次级绕组的第二初级绕组和第二串联谐振阻抗，所述第二串联谐振阻抗包括串联的第二谐振电感、第二谐振电容和所述第二初级绕组。所述装置包括连接在所述第一AC电源节点和所述第二AC电源节点之间并用于产生第一DC电源的二极管桥。第二开关网络与所述第一DC电源并联，其中所述第二开关网络包括与第六开关器件串联的第五开关器件。所述第二串联谐振阻抗与所述第六开关器件并联。包括第二变换器分支允许在较宽范围的AC电压上进行有效的功率变换。
[0009]在所述装置的一种可能的实现方式中，AC电压连接在所述第一AC电源节点和所述第二AC电源节点之间。当所述AC电压的幅值大于预定电压阈值时，所述第五开关器件和所述第六开关器件被关断，并且所述第一双向开关和所述第二双向开关被操作用于将功率从所述AC电压传递到所述第一DC节点和所述第二DC节点。当所述AC电压的幅值不大于所述预定电压阈值时，所述第一双向开关和所述第二双向开关被关断，并且所述第五开关器件和所述第六开关器件被操作用于将功率从所述AC电压传递到所述第一DC节点和所述第二DC节点。有选择地在输入电压大于所述电压阈值时启用第一变换器分支，否则启用第二变换器分支，从而通过在所述AC电压变化时启用最高效的分支来提高变换器效率。
[0010]在所述装置的一种可能的实现方式中，所述预定电压阈值大于DC输出电压乘以所述第一初级绕组和所述次级绕组之间的匝数比。将所述电压阈值设置为大于所述DC输出电压乘以所述匝数比，可在降压模式下运行时选择更高效的单级分支，否则选择所述第二分支。
[0011]在所述装置的一种可能的实现方式中，所述第一串联谐振阻抗与所述第一双向开关并联。该电路配置是前述配置的等效替代方案。
[0012]在所述装置的一种可能的实现方式中，所述第二串联谐振阻抗与所述第五开关器件并联。该电路配置是前述配置的等效替代方案。
[0013]在所述装置的一种可能的实现方式中，所述第一DC节点是正DC节点，所述第二DC节点是负DC节点。该电路配置是前述配置的等效替代方案。
[0014]在所述装置的一种可能的实现方式中，所述第一DC节点是负DC节点，所述第二DC节点是正DC节点。该电路配置是前述配置的等效替代方案。
[0015]在所述装置的一种可能的实现方式中，总线电容与所述第二开关网络并联。包括总线电容可提高所述变换器的所述第二分支的效率。
[0016]在所述装置的一种可能的实现方式中，输出电容连接在所述第一DC节点和所述第二DC节点之间。包括输出电容有利于过滤输出功率。
[0017]结合附图的此处描述的实施例中，这些和其它方面、实现方式和示例性实施例中的优点显而易见。然而，应当理解的是，此类描述和附图仅仅用于说明的目的，而不能作为对本专利技术的限制；对本专利技术的任何限制，应参考所附权利要求书。本专利技术的附加方面和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分方面和优点在说明书中显而易见，或者可以通过实施本专利技术而了解。此外，本专利技术的方面和优点可通过所附权利要求书中特别指出的手段或结合方式实现和获得。
附图说明
[0018]在本专利技术的以下详述部分中，将结合附图中所示的示例性实施例来更详细地解释本专利技术，其中相同的附图标记表示相同的元件：
[0019]图1示出了结合所公开实施例各方面的示例性AC/DC功率变换器装置的示意图；
[0020]图2示出了结合所公开实施例各方面的示例性功率变换装置的示意图；
[0021]图3示出了结合所公开实施例各方面的示例性装置的工作波形图；
[0022]图4示出了结合所公开实施例各方面的示例性装置的工作波形图；
[0023]图5示出了结合所公开实施例各方面的示例性装置的示意图；
[0024]图6示出了结合所公开实施例各方面的示例性装置的工作波形图；
[0025]图7示出了结合所公开实施例各方面的示例性功率变换装置的示意图；
[0026]图8示出了结合所公开实施例各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置(100)，其特征在于，所述装置(100)包括：变压器(T1)，包括磁耦合到次级绕组(110)的第一初级绕组(106)；第一串联谐振阻抗(Zr1)，包括串联的第一谐振电感(Lr1)、第一谐振电容(Cr1)和所述第一初级绕组(106)；第一开关网络(130)，连接在第一AC电源节点(122)和第二AC电源节点(128)之间，所述第一开关网络(130)包括与第二双向开关(104)串联的第一双向开关(102)，所述第一串联谐振阻抗(Zr1)与所述第二双向开关(104)并联；整流管开关(S7)，连接在所述次级绕组(110)的第一端(138)和第一DC节点(124)之间，所述次级绕组(110)的第二端(140)连接到第二DC节点(126)，所述第一双向开关(102)包括与第二开关器件(S2)串联的第一开关器件(S1)，所述第一开关器件(S1)的源极(114)连接到所述第二开关器件(S2)的源极(116)，所述第二双向开关(104)包括与第四开关器件(S4)串联的第三开关器件(S3)，所述第三开关器件(S3)的源极(118)连接到所述第四开关器件(S4)的源极(120)。2.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述装置(100)还包括：第二初级绕组(108)，磁耦合到所述次级绕组(110)；第二串联谐振阻抗(Zr2)，包括串联的第二谐振电感(Lr2)、第二谐振电容(Cr2)和所述第二初级绕组(108)；二极管桥(132)，连接在所述第一AC电源节点(122)和所述第二AC电源节点(128)之间并用于产生第一DC电源(Vdc)；第二开关网络(134)，与所述第一DC电源(Vdc)并联，所述第二开关网络(134)包括与第六开关器件(S6)串联的第五开关器件(S5)，所述第二串联谐振阻抗(Zr2)与所述第六开关器件(S6)并联。3.根据上述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述装置(100)还包括连接在所述第一AC...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鲁豫，张晓，欧抒昱，孙文博，格罗弗，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：