一種諧振直流/直流變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及直流電源變換技術(shù)，并且更具體地，設(shè)及一種諧振直流/直流變換器。
[0002]
【背景技術(shù)】： 諧振變換器由于其簡(jiǎn)單的電路拓?fù)?，W及能夠在全負(fù)載范圍實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的特性，被廣 泛應(yīng)用于電源等產(chǎn)品。諧振變換器雖然有諸多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在些許不足，比如輸出電壓范圍 較窄，尤其是輕載或空載時(shí)，輸出電壓受限于電壓增益而無法繼續(xù)下調(diào)。
[0003] W化C諧振直流/直流變換器為例，圖1為全橋化C諧振電路的基本形式，本電路采 用變頻調(diào)制控制，在不考慮死區(qū)的理想情況下，開關(guān)管S1、S4與S2、S3互補(bǔ)對(duì)稱驅(qū)動(dòng)，占空比 設(shè)為50%。那么輸出電壓增益M可表示為：
(1) 式中V〇、Vin分別為輸出、輸入電壓，fs為開關(guān)頻率，Lr為諧振電感，Lm為勵(lì)磁電感，Cr為諧 振電容，
，己為諧振頻率，fn為歸一化頻率，k為電感系數(shù)。
[0004] 當(dāng)諧振變換器工作在輕載或空載時(shí)，對(duì)應(yīng)的開關(guān)頻率fs大于諧振頻率fr。分析式1 可知，上述狀態(tài)下電壓增益M反比于開關(guān)頻率fs、正比于電感系數(shù)k。理論上，增大開關(guān)頻率 能夠獲取較小的電壓增益，但在實(shí)際應(yīng)用中由于變壓器和開關(guān)元件分布電容的影響，使得 輸出電壓增益曲線新增一個(gè)諧振點(diǎn)，導(dǎo)致化C諧振電路工作在高頻狀態(tài)時(shí)，M反而隨fs的增 大而增大；至于通過減小電感系數(shù)k使電壓增益曲線變睹，從而獲取較小高頻增益的方法， 將增大磁忍損耗和導(dǎo)通損耗導(dǎo)致效率下降。
[0005] 目前，針對(duì)諧振變換器輸出電壓范圍窄的問題，比較常用的處理方法是采用間歇 式控制模式，也就是俗稱的打嗎模式。該方法在期望電壓受限于電壓增益下限無法輸出時(shí)， 驅(qū)動(dòng)開啟間歇式工作模式，即W固定開關(guān)頻率(比如最大開關(guān)頻率巧區(qū)動(dòng)開關(guān)管，一段時(shí)間 后停止驅(qū)動(dòng)，隨后又開啟，不斷重復(fù)。間歇式控制模式能夠有效拓寬輸出電壓下限，但缺點(diǎn) 同樣明顯，輸出電壓紋波較大，并且封波后管子首次導(dǎo)通為硬開通增加了開關(guān)損耗，因此必 須升級(jí)包括輸出電容和開關(guān)元件在內(nèi)的器件應(yīng)力。
[0006] 可見，W上S種方法對(duì)擴(kuò)展全橋化C諧振變換器輸出電壓范圍都存在不同缺陷。同 樣的，理論上分析，上述方法在其他諧振變換器應(yīng)用中都存在類似不足。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】
： 本發(fā)明目的在于提供一種諧振直流/直流變換器，W解決現(xiàn)有諧振直流/直流變換器輸 出電壓范圍窄的問題，尤其是針對(duì)變換器工作在輕載或空載時(shí)，輸出電壓受限于電壓增益 無法下調(diào)的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是： 一種諧振直流/直流變換器，包括直流源單元、功率變換單元、控制單元和輸出整流單 元，直流源單元與功率變換單元連接W便為該功率變換單元提供能量;其特征在于所述功 率變換單元包括諧振電路和至少一路移相電路，移相電路包括至少一對(duì)第一開關(guān)元件Sl、 S2和至少一顆移相電感La,移相電感一端與第一開關(guān)元件S1、S2的橋節(jié)點(diǎn)相連，另一端則禪 接至諧振電路;控制單元驅(qū)動(dòng)功率變換單元每一開關(guān)元件，根據(jù)輸出整流單元反饋信號(hào)計(jì) 算開關(guān)頻率和第一開關(guān)元件的移相角。
[0008] 進(jìn)一步地，所述至少一路移相電路包括兩路或多路并聯(lián)的移相電路。
[0009] 進(jìn)一步地，所述一對(duì)第一開關(guān)元件，其中一個(gè)開關(guān)元件與所述直流源正極相連，另 一個(gè)開關(guān)元件與所述直流源負(fù)極相接，并且兩開關(guān)元件相互連接，其橋節(jié)點(diǎn)禪接至所述移 相電感。
[0010] 進(jìn)一步地，所述一對(duì)第一開關(guān)元件是絕緣柵雙極型晶體管IGBT或金屬氧化物半導(dǎo) 體場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET等半導(dǎo)體開關(guān)。
[0011] 進(jìn)一步地，所述控制單元包括輸出電流采樣元件、輸出電壓采樣元件和控制器。
[0012] 進(jìn)一步地，所述控制單元根據(jù)所述輸出采樣，調(diào)整移相角在0°至180°之間變化，擴(kuò) 展所述諧振電路的輸出電壓增益范圍。
[0013] 進(jìn)一步地，所述輸出整流單元包括至少用一只二極管或一只同步整流器件實(shí)現(xiàn)的 全橋整流、全波整流、倍壓整流和倍流整流等整流電路。
[0014] 進(jìn)一步地，所述諧振直流/直流變換器適用于串聯(lián)方案。
[0015] 進(jìn)一步地，所述諧振直流/直流變換器可W擴(kuò)展為兩路W上的多路并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)交 錯(cuò)。
[0016] 本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于，在諧振直流/直流變換器中增加了移相電路，并在原 變頻調(diào)制控制方式的基礎(chǔ)上引入了移相控制方式，解決了諧振變換器工作在輕載或空載 時(shí)，輸出電壓受限于電壓增益無法下調(diào)的問題，從而拓寬了輸出電壓范圍。
[0017]【附圖說明】： 下面描述的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng) 造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他附圖。
[0018] 圖1為全橋化打皆振直流/直流變換器示意圖； 圖2為本發(fā)明諧振直流/直流變換器一種實(shí)施例的電路示意圖； 圖3為圖2所示變換器移相0°的等效電路示意圖； 圖4為圖2所示變換器移相180°的等效電路示意圖； 圖5為本發(fā)明諧振直流/直流變換器另一種實(shí)施例的電路示意圖； 圖6為一種多路移相的諧振直流/直流變換器示意圖； 圖7為一種串聯(lián)的諧振直流/直流變換器示意圖； 圖8為另一種串聯(lián)的諧振直流/直流變換器示意圖； 圖9為一種兩路交錯(cuò)并聯(lián)的諧振直流/直流變換器示意圖； 圖10為另一種兩路交錯(cuò)并聯(lián)的諧振直流/直流變換器示意圖； 圖11為一種多路交錯(cuò)并聯(lián)的諧振直流/直流變換器示意圖； 圖12為本發(fā)明諧振直流/直流變換器各實(shí)施例的原理框圖。
[0019] 具體實(shí)施方法： W下描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施 例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā) 明保護(hù)的范圍。
[0020] 實(shí)施例一 如圖2所示，諧振直流/直流變換器20包括直流源單元21、功率變換單元22、控制單元23 和輸出整流單元24,其中直流源單元21為功率變換單元22提供能量，功率變換單元22除諧 振電路外包括至少一路移相電路，控制單元23根據(jù)輸出整流單元24的采樣信號(hào)輸出功率變 換單元22開關(guān)元件的工作頻率和移相角。由此可見，諧振直流/直流變換器20通過引入移相 電路，實(shí)現(xiàn)諧振電路寬輸出電壓范圍的目標(biāo)。
[0021] 功率變換單元22包括諧振電路和移相電路。本實(shí)施例中諧振電路采用全橋化C諧 振直流/直流變換器，第五開關(guān)元件S5、第六開關(guān)元件S6與第屯開關(guān)元件S7、第八開關(guān)元件 S8互補(bǔ)對(duì)稱驅(qū)動(dòng)，諧振元件的排列優(yōu)選諧振電感Lr、諧振電容Cr和變壓器T，即諧振電感以的 第一端禪合至第五開關(guān)元件S5和第六開關(guān)元件S6的橋節(jié)點(diǎn)，第二端連接至諧振電容Cr,Cr再 與變壓器T相連，變壓器T另一端最終禪接至第屯開關(guān)元件S7和第八開關(guān)元件S8的橋節(jié)點(diǎn)。 此外，移相電路優(yōu)選包括第九開關(guān)元件S9、第十開關(guān)元件SlO和移相電感La。其中第九開關(guān) 元件S9和第十開關(guān)元件SlO相連，而S9-端與直流電源正極相連，SlO與直流電源負(fù)極相接； 移相電感La-端禪接至第九開關(guān)元件S9和第十開關(guān)元件SlO的橋節(jié)點(diǎn)，另一端則與諧振電 感以和諧振電容Cr的接面節(jié)點(diǎn)相連。一般而言，開關(guān)元件可W