分体式部分功率转换和部分功率转换器制造技术

本公开涉及分体式部分功率转换和部分功率转换器。第一部分功率转换器实现方式接收输入电压并且将其转换为包括第一辅助电压和第二辅助电压在内的多个辅助电压。第一部分功率转换器产生作为第一辅助电压和输入电压的第一总和的第一输出电压；第一部分功率转换器产生作为第二辅助电压和输入电压的第二总和的第二输出电压。如本文中讨论的第二部分功率转换器实现方式接收相对于功率转换器的输出电压被参考的第一辅助输入电压。第二部分功率转换器还接收相对于输出电压被参考的第二辅助输入电压。第二部分功率转换器将第一辅助输入电压和第二辅助输入电压转换为输出电压以为负载供电。负载供电。负载供电。

【技术实现步骤摘要】
分体式部分功率转换和部分功率转换器


[0001]本申请一般地涉及电源电路领域，并且具体地涉及一种分体式部分功率转换和部分功率转换器。

技术介绍

[0002]常规的备用功率系统通常包括电池，电池用于在断电期间存储能量以为负载供电。例如，负载通常在正常操作条件期间经由主输入电压供电。当断电出现时，主输入电压不再可用。在这种情况下，备用功率系统经由将存储在电池中的能量转换为提供给负载的备用电压来为负载供电。
[0003]常规的功率转换器拓扑包括众所周知的降压、升压、四开关降压升压转换器等。在实现这些拓扑时，必须根据总输出电压(对于升压转换器)或总输入电压(对于降压转换器)对对应半导体器件进行额定设置。这要求采用具有非最佳FOM的设备。而且，尽管由电池提供的电压的转换范围较窄，并且由于负载的高功耗水平(在所考虑的情况下为3kW)，常规的转换器经历高电流，这不仅影响功率转换器的效率，而且影响成本和功率密度，因为无源组件和有源组件两者都需要根据如此高的电流进行选择。
[0004]常规的部分功率转换器提供将输入电压转换为相应输出电压的能力。例如，常规的部分功率转换器接收输入电压，产生相应辅助电压。辅助电压与输入电压相加以产生单个输出电压从而为负载供电。

技术实现思路

[0005]实现清洁能源(或绿色技术)对于减少人类对环境的影响非常重要。通常，清洁能源包括用于减少能量消耗对环境的总体毒性的任何不断发展的方法和材料。
[0006]本公开包括以下观察结果：诸如从绿色能源或非绿色能源接收的原始能量通常需要转换为适当的形式(诸如期望的AC电压、DC电压等)，然后才能用于为终端设备(诸如服务器、计算机、移动通信设备、无线基站等)供电。在某些情况下，能量存储在相应的一个或多个电池资源中。无论能量是从绿色能源还是非绿色能源接收的，都希望最有效地利用由这样的系统提供的原始能量(诸如储存和后续分配)，以减少我们对环境的影响。本公开有助于减少我们的碳足迹，并且通过更高效的能量转换更好地利用能量。
[0007]本公开包括一种包括部分功率转换器的装置。部分功率转换器可以接收输入电压；部分功率转换器可以将输入电压转换为包括第一辅助电压和第二辅助电压在内的多个辅助电压；部分功率转换器可以产生作为第一辅助电压和输入电压的第一总和的第一输出电压；并且部分功率转换器可以产生作为第二辅助电压和输入电压的第二总和的第二输出电压。
[0008]部分功率转换器可以在第一辅助电压相对于第二辅助电压极性相反的情况下，使用从第一辅助电压接收的功率的至少一部分来产生第二辅助电压。
[0009]部分功率转换器可以包括用于存储第一辅助电压的第一电容器，第一电容器可以
与提供输入电压的输入电压源串联耦合。部分功率转换器可以包括用于存储第二辅助电压的第二电容器，第二电容器可以与输入电压源串联耦合。
[0010]第一辅助电压可以相对于输入电压偏移；第二辅助电压可以相对于输入电压偏移。
[0011]输入电压可以从任何合适的电源接收。部分功率转换器可以是双向功率转换器，双向功率转换器能够操作以在以下各项之间切换：i)第一模式，从部分功率转换器的第一端口输出第一输出电压并且从部分功率转换器的第二端口输出第二输出电压，以及ii)第二模式，基于从第一端口接收的第一电压和从第二端口接收的第二电压中的一者或多者来对电源充电。
[0012]部分功率转换器可以包括：用于接收输入电压的初级侧电路，初级侧电路可以包括第一谐振电路。部分功率转换器可以包括第一次级侧电路，第一次级侧电路包括磁耦合到初级侧电路的第一次级绕组，第一次级侧电路能够操作以产生被转换为第一辅助电压的第一中间电压。部分功率转换器还可以包括第二次级侧电路，第二次级侧电路包括磁耦合到初级侧电路的第二次级绕组，第二次级侧电路可以产生被转换为第二辅助电压的第二中间电压。
[0013]此外，注意，第一次级侧电路可以包括产生第一中间电压的第二谐振电路；第二次级侧电路可以包括能够操作以产生第二中间电压的第三谐振电路。
[0014]部分功率转换器可以包括：支持第一辅助电压的生成的第一谐振电容器；支持第二辅助电压的生成的第二谐振电容器。
[0015]部分功率转换器可以包括一个或多个极性控制器。例如，部分功率转换器可以包括用于控制或改变第一辅助电压的极性的第一极性控制器；并且部分功率转换器可以包括能够操作以控制或改变第二辅助电压的极性的第二极性控制器。
[0016]部分功率转换器可以包括用于存储从输入电压导出的第一中间电压(又称为Vmid1或VINT1)的第一电容器；部分功率转换器可以将第一中间电压转换为第一辅助电压。部分功率转换器可以包括用于存储从输入电压导出的第二中间电压(又称为Vmid2或VINT2)的第二电容器；部分功率转换器可以将第二中间电压转换为第二辅助电压。
[0017]部分功率转换器可以包括任何数目的晶体管。例如，部分功率转换器可以包括第一晶体管和对应电路，第一晶体管可以被控制以将输入电压转换为第一中间电压和第二中间电压；部分功率转换器可以包括第二晶体管，第二晶体管可以被控制以将第一中间电压转换为第一辅助电压并且将第二中间电压转换为第二辅助电压。
[0018]部分功率转换器可以包括任何数目的谐振电路。例如，部分功率转换器可以包括能够操作以将输入电压转换为第一辅助电压和第二辅助电压的LLC电路。
[0019]该部分功率转换器可以包括第一谐振功率转换器级，第一谐振功率转换器级包括磁耦合到第一次级绕组和第二次级绕组的初级绕组；第一次级绕组可以产生被转换为第一辅助电压的第一中间电压；第二次级绕组可以产生被转换为第二辅助电压的第二中间电压。第一辅助电压可以是与输入电压相加的第一差分电压；第二辅助电压可以是与输入电压相加的第二差分电压。
[0020]在如本文中讨论的电源的次级侧，部分功率转换器可以包括用于产生第一中间电压的第一谐振电路；部分功率转换器可以包括能够操作以产生第二中间电压的第二谐振电
路。
[0021]部分功率转换器可以包括第一部分功率转换器电路和第二部分功率转换器电路；第一部分功率转换器电路可以至少部分基于输入电压导出第一辅助电压；第二部分功率转换器电路可以至少部分基于输入电压导出第二辅助电压。第一部分功率转换器电路和第二部分功率转换器电路可以至少部分集成，并且共享第一谐振电路的使用，第一谐振电路能够操作以接收输入电压并且驱动：i)第一部分功率转换器电路的输出电路装置，其产生用于产生第一辅助电压的第一中间电压，以及ii)第二部分功率转换器电路的输出电路装置，其产生用于产生第二辅助电压的第二中间电压。
[0022]如本文中讨论的装置可以包括控制器。控制器可以：i)调节第一输出电压的幅度，第一输出电压可以为第一负载供电；以及ii)调节第二输出电压的幅度，第二输出电压可以为第二负载供电，第一输出电压的幅度不同于第二输出电压的幅度。
[0023]部分功率转换器可以包括或可以是包括第一功率转换器级和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，包括：部分功率转换器，能够操作以：接收输入电压；将所述输入电压转换为包括第一辅助电压和第二辅助电压在内的多个辅助电压；产生作为所述第一辅助电压和所述输入电压的第一总和的第一输出电压；以及产生作为所述第二辅助电压和所述输入电压的第二总和的第二输出电压。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述部分功率转换器能够操作以：在所述第一辅助电压相对于所述第二辅助电压极性相反的情况下，使用从所述第一辅助电压接收的功率的至少一部分来产生所述第二辅助电压。3.根据权利要求1所述的装置，还包括：第一电容器，用于存储所述第一辅助电压，所述第一电容器与提供所述输入电压的输入电压源串联耦合；以及第二电容器，用于存储所述第二辅助电压，所述第二电容器与所述输入电压源串联耦合。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一辅助电压相对于所述输入电压偏移；并且其中所述第二辅助电压相对于所述输入电压偏移。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述输入电压是从电源接收的；并且其中所述部分功率转换器是双向功率转换器，所述双向功率转换器能够操作以在以下各项之间切换：i)第一模式，从所述部分功率转换器的第一端口输出所述第一输出电压，并且从所述部分功率转换器的第二端口输出所述第二输出电压，以及ii)第二模式，基于从所述第一端口接收的第一电压和从所述第二端口接收的第二电压而对所述电源充电。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述部分功率转换器包括：初级侧电路，能够操作以接收所述输入电压，所述初级侧电路包括第一谐振电路；第一次级侧电路，包括磁耦合到所述初级侧电路的第一次级绕组，所述第一次级侧电路能够操作以产生被转换为所述第一辅助电压的第一中间电压；以及第二次级侧电路，包括磁耦合到所述初级侧电路的第二次级绕组，所述第二次级侧电路能够操作以产生被转换为所述第二辅助电压的第二中间电压。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一次级侧电路包括能够操作以产生所述第一中间电压的第二谐振电路；并且其中所述第二次级侧电路包括能够操作以产生所述第二中间电压的第三谐振电路。8.根据权利要求1所述的装置，其中所述部分功率转换器包括：第一谐振电容器，支持所述第一辅助电压的生成；以及第二谐振电容器，支持所述第二辅助电压的生成。9.根据权利要求1所述的装置，其中所述部分功率转换器包括：第一电压极性控制器，能够操作以控制所述第一辅助电压的极性；以及第二电压极性控制器，能够操作以控制所述第二辅助电压的极性。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述部分功率转换器包括：第一电容器，能够操作以存储从所述输入电压导出的第一中间电压，所述部分功率转换器能够操作以将所述第一中间电压转换为所述第一辅助电压；以及第二电容器，能够操作以存储从所述输入电压导出...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：