本发明专利技术提供了一种供电设备和调节方法。转换器电路包括初级开关元件和辅助开关元件。辅助开关元件用于传送反射电压信号。变压器包括初级和次级，初级与转换器电路耦合。转换器电路包括初级开关和辅助开关，用于选择性地确定谐振频率。辅助开关由具有独立电源的驱动器启用，从而允许如所需的那么强的驱动器来驱动大的辅助开关。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电源领域。更具体而言，本专利技术涉及仅初级受控的准谐振转换器。
技术介绍
多年来已经发展了若干种功率转换器拓扑，其旨在改善功率转换器的功率密度和切换效率。新的转换器拓扑的新兴焦点是提供用以减小或消除转换器切换损耗同时增大切换频率的手段。更低损耗和更高切换频率意味着更高效的转换器，更高效的转换器可以减小转换器部件的尺寸和重量。附加地，随着诸如由脉冲宽度调制(PWM)操作的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关的高速复合半导体开关的引入，最近的正激式(forward)和反激式(flyback)拓扑现在能够在提高很多的切换频率(诸如像高达1.0MHz)操作。然而，切换频率的增大会导致切换和部件应力相关损耗的相应增大，以及由于半导体开关在高电压和/或高电流水平的快速切换的原因，导致增大的电磁干扰(EMI)、噪声和切换换向问题。此外，现代电子部件被预期在小空间中高效地执行多个功能，并且具有最小的不期望副作用。比如，提供相对高功率密度和高切换频率的传统电压转换器还应包括整齐有序的电路拓扑，提供输出或"负载"电压与输入或"源"电压的隔离，并且还提供可变的升压或降压电压变换。在减小或消除切换损耗和减小EMI噪声的努力中，"谐振"或"软"切换技术的使用已经在本领域中被更多地采用。谐振切换技术应用到传统功率转换器拓扑提供了许多针对高密度和高频率的许多优点从而减小或消除切换应力并且减小EMI。然而，提供对功率开关的控制所需要的复杂性以及与该复杂控制关联的部件形成了在商业应用中的有限使用。在减小或消除切换损耗和减小高切换频率造成的EMI噪声的努力中，更多地采用"谐振"或"软"切换技术。谐振切换技术通常包括与半导体开关串联的电感器-电容器(LC)子电路，该电感器-电容器(LC)子电路在被启用时在转换器内形成谐振子电路。另外，在切换周期期间对谐振开关的控制周期计时以用各自跨过转换器部件的特定电压和电流条件来对应，这允许在零电压和/或零电流条件下切换。零电压切换(ZVS)和/或零电流切换(ZCS)固有地减小或消除许多频率相关切换损耗。使用谐振切换技术已经形成了若干个功率转换器拓扑，例如像是Telefus等人的美国专利5，694，304，题为"HighEfficiency Resonant Switching Converters" (Telefus),其通过引用结合于此；Henze等人的美国专利 5，057，986,题为"Zero Voltage Resonant Transition Switching PowerConverter" (Henze),其通过引用结合于此；Jitaru的美国专利5, 126, 931，题为"FixedFrequency Single Ended Forward Converter Switching at Zero Voltage" (Jitaru),其通过引用结合于此；以及Archer的美国专利5，177，675,题为"Zero Voltage, ZeroCurrent, Resonant Converter" (Archer),其通过引用结合于此。具体而言，Henze描述用于在诸如1.0MHz或更大的非常高切换频率操作的单端DC-DC反激式拓扑。在Henze中，多个脉冲宽度调制(PWM)开关被用于实现零电压谐振转换开关。Jitaru特别描述了采用零电压和/或零电流谐振技术的已知正激式和/或反激式转换器拓扑的变型。Jitaru特别描述使用谐振切换技术来在恒定频率操作的正激式转换器拓扑。Archer描述在谐振反激式拓扑中的、使用与主变压器的初级或次级绕组并联插入的谐振变压器组件的零电压和零电流切换技术。这种谐振切换技术向传统功率转换器拓扑的应用，提供了针对高密度、高频率转换器的许多优点，诸如准正弦电流波形，转换器的电子部件上减小的或消除的切换应力，减小的频率依赖损耗，和/或减小的EMI。然而，在控制零电压切换和/或零电流切换期间引起的能量损耗，以及在驱动和控制谐振装置期间引起的损耗仍然成问题。比如，一些研究人员已经结合谐振转换器电路实施有源箝位电路，从而在减小其许多副作用的同时实现高频率切换的益处。参考例如上文通过引用而被结合的授予Telefus的美国专利。在Jansen等人的美国专利公布N0.2007-0263415 (Jansen)描述了已知为准谐振回路电路的一种改善的切换类型功率转换器，该专利公布全文通过引用结合于此。图1示出简化形式的具有准谐振回路电路101的这种功率转换器100。图1的电路说明在准谐振反激式转换器中的本专利技术的概念表示。功率转换器100包括:具有初级和次级绕组的输出变压器103，初级开关105，辅助开关104，第一谐振电容器106，第二谐振电容器102，以及具有用于辅助开关104的驱动装置的比较器109。转换器还包括次级整流器装置，其包括二极管107和存储电容器108。在此示例性实施例中，初级开关105由初级控制模块111控制。图1中的电路包括DC电源112从而向功率转换器的初级侧提供电力。用于辅助开关104的比较器109和驱动器装置被配置为使得当变压器103的初级绕组两端的电压高于零时，辅助开关将被启用或者导通。用于辅助开关104的比较器109和驱动器装置进一步被配置使得当变压器103的初级绕组两端的电压等于或低于零时，辅助开关将被禁用。因此，作为变压器103的初级电感和第一谐振电容器106之间能量交换的结果，对于变压器103的初级绕组两端小于或等于零的电压存在第一谐振频率。公知的是，MOSFET开关包括必须被考虑的固有电容。为此，图2更详细示出图1的功率转换器100。辅助开关由MOSFET 220和固有本体二极管222表示，MOSFET 220具有的寄生电容被表示为栅极到源极Cissl 242，源极到漏极Cossl 228以及栅极到漏极Crssl240,并且固有本体二极管222由N阱与P衬底的结(或反之亦然)形成。初级开关由MOSFET 224及其固有本体二极管226表示，MOSFET 224的寄生电容表示为Ciss2 246，Coss2 248和Crss2 244。功率转换器200还包括变压器202，用于辅助开关220的驱动电路系统(包括三个二极管230、232、234以及驱动电容器236)，以及包括整流器二极管210和平滑电容器212的次级整流装置。图2的功率转换器200包括准谐振回路电路201。图1中的第一谐振电容器102包括辅助开关220的寄生电容器Cossl 228和Crssl 240的组合。另外，寄生电容Crssl 240还看起来与第二谐振电容器238以及与初级开关242的电容器Coss2 248和电容器Crss2244串联。图3的第二谐振电容器106在图2中由电容器C2 238表示。在大多数单端功率转换器(诸如图1和2的反激式转换器)中，期望能够保持重置电压受限制，以使得对于功率转换器的情形，诸如初级开关224的开关MOSFET两端的电压水平(Vdsl)保持在安全操作区域中。在此情形下，在初级开关224接通时间期间，变压器202的初级绕组两端的重置电压(Vres)低于变压器的初级绕组两端的电压(Vde)。为了实现初级开关本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·塔莱弗斯，B·沙菲波尔，
申请(专利权)人：弗莱克斯电子有限责任公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。