在描述的交错正向电压转换器(400)的示例中，第一逆变器级包括具有匝比N1和初级绕组(410)的第一变压器(T1)，初级绕组(410)具有耦合到输入电压(Vin)的源极的一个端子与耦合到第一开关晶体管(Q1)的另一个端子。用于第一变压器(T1)的第一次级绕组(412)具有耦合到滤波器电感器(Lf)的第一端子的第一端子和耦合到第一二极管(Df1)的第二端子。第二转换器级包括具有匝比N2和初级绕组的第二变压器(T2)，该初级绕组具有耦合到输入电压(Vin)的源极的一个端子与耦合到第二开关晶体管(Q2)的另一个端子。用于第二变压器(T2)的第二次级绕组(416)具有通过第二二极管(Df2)耦合到滤波器电感器(Lf)的第一端子的第一端子和耦合到参考电压源的第二端子。第三二极管(Ds)耦合在用于第二变压器(T2)的第二次级绕组(416)的第一端子与第一变压器(T1)的第一次级绕组(412)的第二端子之间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及交错正向电压转换器，并且具体涉及具有宽输入和输出动态范围的转换器。
技术介绍
交错正向电压转换器(也称为推-推级(push-push)转换器)在本领域中是已知的。图1示出现有技术的交错正向电压转换器100的示例。在转换器100中，输入电压Vin的源耦合到第一转换器级的第一变压器T1的正端子。变压器T1的另一端子通过第一开关晶体管Q1接地。晶体管Q1由脉冲发生器102驱动。变压器T1的次级绕组具有接地的负端子和通过二极管Df1连接到滤波器电感器Lf的一个端子的正端子。包括变压器T2的第二转换器级具有连接到电压的源的初级绕组的正端子和通过晶体管Q2接地的负端子。晶体管Q2的栅极由脉冲发生器106驱动。变压器T2的次级绕组具有接地的负端子和通过二极管Df2连接到滤波器电感器Lf的输入端子的正端子。二极管Df1和Df2连接在节点Vfilt处。续流二极管Dfw连接到节点Vfilt。负载(其被示为电阻器RL)连接到电感器Lf的另一侧上的端子。输出电容器Co耦合在负载电阻器RL的两端。晶体管Q1和Q2彼此180°异相切换，并且通过栅极驱动信号(未示出)的脉冲宽度调制(PWM)进行输出电压调节。现在将联系图2说明图1的电路的操作，其中晶体管Q1和Q2的占空比为30％。在图2中，在30％占空比处电路操作的波形通常示为200。通过晶体管Q1和Q2的电流通过波形I(Q1)和I(Q2)示出。通过续流二极管Dfw的电流通过波形I(Dfw)示出。节点Vfilt处的电压被示为Vfilt，并且输出电压被示为Vout。Vout处的电压以扩展电压比例地示出，从而可看出纹波。在该占空比下，由第一转换器和第二转换器产生的电压在端子Dfilt处相加，并且增大的电压在端子Vout处可用。现将结合图3说明图1的电路的操作，其中晶体管Q1和Q2的占空比为70％。在图3示出如图2所示的相同的波形，通常为300。尽管两个晶体管的占空比使它们在它们的接通时间上重叠，但通过晶体管的电流不重叠，并且在重叠期间在节点Vfilt处不产生额外的电压。通过续流二极管的电流和在节
点Vfilt和Vout两处的电压为纯DC。用于这种常规交错正向电压转换器的输出电压为：Vout＝(Vin/N)·2·D，用于D小于0.5 (等式1)Vout＝(Vin/N)，用于D大于0.5 (等式2)其中Vin为输入电压，Vout为输出电压，N为变压器的匝比，以及D为晶体管Q1和Q2的占空比。因此，如果占空比超过50％，那么输出电压不会增大。
技术实现思路
在描述的交错正向电压转换器的示例中，第一逆变器级包括具有匝比N1和初级绕组的第一变压器，所述初级绕组具有耦合到输入电压的源极的一个端子与耦合到第一开关晶体管的另一个端子。用于第一变压器的第一次级绕组具有耦合到滤波器电感器的第一端子的第一端子和耦合到第一二极管的第二端子。第二转换器级包括具有匝比N2和初级绕组的第二变压器，所述初级绕组具有耦合到输入电压的源的一个端子与耦合到第二开关晶体管的另一个端子。用于第二变压器的第二次级绕组具有通过第二二极管耦合到滤波器电感器的第一端子的第一端子和耦合到参考电压源的第二端子。第三二极管耦合在用于第二变压器的第二次级绕组的第一端子与第一变压器的第一次级绕组的第二端子之间。附图说明图1为现有技术交错电压变换器的示意图。图2为图1的电路在30％占空比下的一组波形曲线图。图3为图1的电路在70％占空比下的一组波形曲线图。图4为示例实施例的交错正向电压转换器的示意图。图5为图4的电路在30％占空比下的一组波形曲线图。图6为图4的电路在70％占空比下的一组波形曲线图。图7为示例实施例的另一交错正向电压转换器的示意图。图8为图7的电路的一组波形曲线图。具体实施方式图4为示例实施例的交错正向电压转换器400的原理图。在图4中，第一转换器包括第一变压器T1，其具有耦合到输入电压Vin的源极的初级绕组410的正端子。变压器T1的初级绕组410的负端子通过晶体管Q1耦合到地面。晶体管Q1的栅极耦合到脉冲发生器402。变压器T1的次级绕组412具有其在节点Vfilt处连接到滤波器电感器的第一端子的正端子。次级绕组412的负端子通过二极管Dfl接地。第二转换器包括变压器T2，其具有连接到输入电压Vin的源极的初级绕组414的正端子。初级绕组414的负端子通过晶体管Q2耦合到地面。晶体管Q2的栅极耦合到脉冲发生器406。变压器T2的次级绕组416具有其通过二极管Df2连接到节点Vfilt的正端子。续流二极管Dfw从节点Vfilt耦合到地面。负载(其被示为电阻器RL)从滤波器电感器Lf的第二端子耦合到地面。第三二极管Ds将变压器T2的次级绕组416的正端子连接到变压器T1的次级绕组412的负端子。现将结合图5和图6说明图4的电路的操作。图5示出图4的电路在30％占空比下的操作。图6示出图4的电路在70％占空比下的操作。晶体管Q1和Q2彼此180°异相切换，并且通过栅极驱动信号的脉冲宽度调制(PWM)(未示出)进行输出电压调节。比较图5和图2，通过晶体管Q1和Q2的电流在图2中分别示出，并且在图5中被合并示出。然而，在比较图2和图5时，波形是相同的。如果通过续流二极管Dfw的电流在图2和图5两者中被检查，则它们是相同的。类似地，电压Vfilt在图2和图5两者中是相同的，输出电压Vout也相同。一旦占空比超过50％，二极管Ds自动地将两个转换器串联放置。因此，由两个转换器产生的电压可连续相加。通过二极管Ds的电流作为I(Ds_p)被示于图6，其示出除了在仅一个晶体管传导的情况下以外流过二极管的电流。通过续流二极管DFW的电流与图3所示的相同，并且节点Vfilt处的电压为在晶体管Q1和Q2均传导时具有正峰值的矩形波。如图2所示，输出电压具有纹波，但在140V处的电压显著高于由具有如图3所示的波形的图1的现有技术电路产生的100V的电压。示例实施例的另一方面通常作为700被示于图7。图7的电路可利用串联或并联连接的输入以及串联或并联连接的输出来操作，以处理输入电压中的更大的变化。电路700可从一种操作模式即时(on-the-fly)切换为另一种模式。电路700具有第一转换器，该第一转换器包括具有初级绕组710的第一
变压器T1，初级绕组710具有其连接到输入电压Vin的源的正端子。初级绕组710的负端子通过晶体管Qp2耦合到地面并且通过晶体管Qs耦合到第二转换器的变压器T2的初级绕组714。晶体管Qp2的栅极连接到脉冲发生器704，并且晶体管Qs的栅极连接到脉冲发生器706。变压器T1的次级绕组712具有在节点Vfilt处连接到滤波器电感器LF的第一端子的正端子。次级绕组712的负端子通过二极管Dfi耦合到地面。包括变压器T2的第二转换器具有经由晶体管Qp1耦合到输入电压Vin的源极的初级绕组714。晶体管Qp1的栅极连接到脉冲发生器702。714的负端子接地。第二级的次级绕组716具有接地的负端子和通过二极管Df2连接到滤波器电感器Lf的第一端子的正端子。第二转换器级的次级绕组716的正端子通过二极管Ds和晶体管Qsec的串联连接耦合到第一转换器级的次级绕组712的负端子。晶体管Qs本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种交错正向电压转换器，其包括：第一逆变器级，其包括具有匝比N和初级绕组的第一变压器，所述初级绕组具有耦合到输入电压的源极的一个端子和耦合到第一开关晶体管的另一个端子；用于所述第一变压器的第一次级绕组，其具有耦合到滤波器电感器的第一端子的第一端子和耦合到第一二极管的第二端子；第二转换器级，其包括具有匝比N和初级绕组的第二变压器，所述初级绕组具有耦合到输入电压的所述源极的一个端子和耦合到第二开关晶体管的另一个端子；用于所述第二变压器的第二次级绕组，其具有通过第二二极管耦合到所述滤波器电感器的所述第一端子的第一端子和耦合到参考电压源的第二端子；第三二极管，其耦合在用于所述第二变压器的所述第二次级绕组的第一端子与所述第一变压器的所述第一次级绕组的第二端子之间。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.02 US 14/044,5161.一种交错正向电压转换器，其包括：第一逆变器级，其包括具有匝比N和初级绕组的第一变压器，所述初级绕组具有耦合到输入电压的源极的一个端子和耦合到第一开关晶体管的另一个端子；用于所述第一变压器的第一次级绕组，其具有耦合到滤波器电感器的第一端子的第一端子和耦合到第一二极管的第二端子；第二转换器级，其包括具有匝比N和初级绕组的第二变压器，所述初级绕组具有耦合到输入电压的所述源极的一个端子和耦合到第二开关晶体管的另一个端子；用于所述第二变压器的第二次级绕组，其具有通过第二二极管耦合到所述滤波器电感器的所述第一端子的第一端子和耦合到参考电压源的第二端子；第三二极管，其耦合在用于所述第二变压器的所述第二次级绕组的第一端子与所述第一变压器的所述第一次级绕组的第二端子之间。2.根据权利要求1所述的转换器，其进一步包括耦合在所述滤波器电感器的所述第一端子与参考电压源之间的续流二极管。3.根据权利要求2所述的转换器，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管彼此180°异相操作。4.根据权利要求1所述的转换器，其中所述第一二极管耦合在所述第一次级绕组的所述第二端子与所述参考电压源之间。5.根据权利要求3所述的转换器，其中所述第一二极管耦合在所述第一次级绕组的第二端子与所述参考电压源之间。6.根据权利要求1所述的转换器，其中所述第一二极管的阳极经由所述第三二极管耦合到所述第二二极管的阴极。7.根据权利要求5所述的转换器，其中所述第一二极管的阳极经由所述第三二极管耦合到所述第二二极管的阴极。8.一种交叉正向电压转换器，其包括：第一逆变器级，其具有第一变压器，所述第一变压器具有耦合到滤波器电感器的第一次级绕组；第二转换器级，其具有第二变压器，所述第二变压器具有耦合到所述滤波器电感器的第二次级绕组；二极管，其耦合在所述第一次级绕组与所述第二次级绕组之间，以当所述转换器的占空比超过50％时自动地串联连接所述第一次级绕组与所述第二次级绕组。9.根据权利要求8所述的转换器，其中所述第一变压器和所述第二变压器分别具有第一初级绕组和第二初级绕组，所述第一变压器和所述第二变压器中的每个被切换以控制电流流向初级绕组并且每个彼此180°异相操作。10.一种交叉正向电压转换器，其包括：第一转换器级，其包括具有匝比N、具有初级绕组的第一变压器，所述初级绕组具有一个耦合到输入电压的源极的端子和另一个耦合到第一开关晶体管和第二开关晶体管的端子；用于所述第一变压...
【专利技术属性】
技术研发人员：I·科恩，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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