一种隔离型功率变换器制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种隔离型功率变换器。在本发明专利技术实施例中，隔离型功率变换器包括原边电路、变压器和副边电路，其中，副边电路包括变流电路和反馈控制电路，该变流电路经由副边开关网络中的副边开关组件对副边绕组的副边漏感进行激磁以实现变流，反馈控制电路被配置为根据表征输出信号的输出反馈信号控制副边开关网络中的副边开关组件的开关状态。由此，本实施例可以通过直接调节副边开关网络中的副边开关组件，以使得副边漏感可以作为功率储能元件，实现了变压器的磁集成，进而可以无需原副边的反馈信号通路，降低了控制复杂度和制造成本。制造成本。制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种隔离型功率变换器


[0001]本专利技术涉及电子电力
，更具体地，涉及一种隔离型功率变换器。

技术介绍

[0002]高频变压器在需要电气隔离的变流器应用场合里是不可或缺的。传统的高频变压器在物理构成中因为有高磁导率的磁芯可对绕组磁力线分布进行束缚，所以耦合系数相对较高(k>0.9)，其原副边之间的漏感也较小。但是在一些特定的应用场合，比如无线充电或者高功率密度模块电源等应用中，因为构成变压器的原副边绕组物理位置相对不固定，亦或是超高开关频率下因磁芯材质问题造成损耗太大而不可接受时，在变压器原副边加磁芯元件实现高耦合系数的办法已不能继续延用。在去除磁芯后，变压器为松耦合，其耦合系数将大大降低(k<0.5)，此时原副边的漏感会急剧增加，在数量级上已经和变压器激磁电感相等。增大的漏感会对电力电子变流器造成严重问题，一方面可能会造成元器件电压应力的上升，另一方面会恶化变流器的输出特性，造成变流效率降低，因此需要在电路及控制层面上加以消除或补偿。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种隔离型功率变换器，以通过直接调节副边开关组件，以使得副边漏感可以作为功率储能元件，实现了变压器的磁集成，进而可以无需原副边的反馈信号通路，降低了控制复杂度和制造成本。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供一种隔离型功率变换器，所述隔离型功率变换器包括：
[0005]原边电路，被配置为产生交流输入信号；
[0006]变压器，包括原边绕组和副边绕组，被配置为对所述交流输入信号进行处理，生成副边输入信号；
[0007]副边电路，包括变流电路和反馈控制电路，所述变流电路被配置为对所述副边输入信号进行变流，以生成输出信号；其中，所述变流电路经由副边开关网络中的副边开关组件对所述副边绕组的副边漏感进行激磁以实现变流，所述反馈控制电路被配置为根据表征所述输出信号的输出反馈信号控制所述副边开关网络中的副边开关组件的开关状态。
[0008]在本专利技术实施例中，隔离型功率变换器包括原边电路、变压器和副边电路，其中，副边电路包括变流电路和反馈控制电路，该变流电路经由副边开关网络中的副边开关组件对副边绕组的副边漏感进行激磁以实现变流，反馈控制电路被配置为根据表征输出信号的输出反馈信号控制副边开关网络中的副边开关组件的开关状态。由此，本实施例可以通过直接调节副边开关网络中的副边开关组件，以使得副边漏感可以作为功率储能元件，实现了变压器的磁集成，进而可以无需原副边的反馈信号通路，降低了控制复杂度和制造成本。
附图说明
[0009]通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0010]图1是本专利技术实施例的隔离型功率变换器的电路图；
[0011]图2是本专利技术实施例一的隔离型功率变换器的副边电路示意图；
[0012]图3是本专利技术实施例二的隔离型功率变换器的副边电路示意图；
[0013]图4是本专利技术实施例二的副边开关组件的驱动信号的示意图；
[0014]图5
‑
图8是本专利技术实施例二的副边电路的等效电路图；
[0015]图9是本专利技术实施例三的副边电路示意图；
[0016]图10是本专利技术实施例三的副边开关组件的驱动信号的示意图；
[0017]图11
‑
图12是本专利技术实施例三的副边电路的等效电路图；
[0018]图13是本专利技术实施例四的副边电路示意图；
[0019]图14是本专利技术实施例四的副边开关组件的驱动信号的示意图；
[0020]图15是本专利技术实施例五的副边电路示意图；
[0021]图16是本专利技术实施例五的副边开关组件的驱动信号的示意图；
[0022]图17是本专利技术实施例六的副边电路示意图；
[0023]图18是本专利技术实施例六的副边开关组件的驱动信号的示意图；
[0024]图19是本专利技术实施例七的副边电路示意图；
[0025]图20是本专利技术实施例七的副边开关组件的驱动信号的示意图；
[0026]图21
‑
图22是本专利技术实施例七的副边电路的等效电路图；
[0027]图23是本专利技术实施例八的副边电路示意图；
[0028]图24是本专利技术实施例八的副边开关组件的驱动信号的示意图；
[0029]图25是本专利技术实施例的副边稳压控制方法的流程图。
具体实施方式
[0030]以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
[0031]此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
[0032]同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
[0033]除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
[0034]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不
能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0035]现有的漏感补偿办法一般是在原副边各自加入电容的方式，结合漏感构建两个独立的LC谐振腔，然后通过调节变流器开关频率(PFM)对两个谐振腔的阻抗进行匹配或者失配，以调制输出能量。但对于宽输入输出范围的场合，上述构建谐振腔的方式为了达到稳压的要求，在纯PFM 控制模式下需将开关频率进行大范围调节，将PFM和脉宽调制(PWM) 的结合后虽能减小开关频率调节范围，但可能在某些情况下会造成开关管的软开关特性丢失，对开关器件造成不利影响。另外，原副边分别额外加入的两个谐振电容由于承担了主功率储能作用，因此体积较大，一定程度上对功率密度的提升也有负面影响。
[0036]图1是本专利技术实施例的隔离型功率变换器的电路图。在本专利技术实施例中，隔离型功率变换器1包括原边电路11、变压器12和副边电路13。其中，原边电路11被配置为产生交流输入信号Ui。可选的，原边电路 11包括原边阻抗网络111。原边阻抗网络111为包括变压器12原边漏感的阻抗网络。可选的，原边阻抗网络111还可以包含用于补偿或调整变压器12整体阻抗而加入的谐振电容。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔离型功率变换器，其特征在于，所述隔离型功率变换器包括：原边电路，被配置为产生交流输入信号；变压器，包括原边绕组和副边绕组，被配置为对所述交流输入信号进行处理，生成副边输入信号；副边电路，包括变流电路和反馈控制电路，所述变流电路被配置为对所述副边输入信号进行变流，以生成输出信号；其中，所述变流电路经由副边开关网络中的副边开关组件对所述副边绕组的副边漏感进行激磁以实现变流，所述反馈控制电路被配置为根据表征所述输出信号的输出反馈信号控制所述副边开关网络中的副边开关组件的开关状态。2.根据权利要求1所述的隔离型功率变换器，其特征在于，所述原边电路包括原边阻抗网络和原边开关网络，所述原边开关网络中的原边开关组件以固定占空比或固定频率进行开环控制。3.根据权利要求1所述的隔离型功率变换器，其特征在于，所述副边开关组件的开关频率不小于原边开关组件的开关频率。4.根据权利要求1所述的隔离型功率变换器，其特征在于，所述副边开关组件的开关频率为原边开关组件的开关频率的整数倍。5.根据权利要求1所述的隔离型功率变换器，其特征在于，所述反馈控制电路进一步被配置为根据所述输出反馈信号和参考信号的误差来调整各所述副边开关组件的占空比，以使得所述输出信号趋向于期望值。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的隔离型功率变换器，其特征在于，所述变流电路为AC
‑
DC整流电路。7.根据权利要求6所述的隔离型功率变换器，其特征在于，所述副边开关组件包括至少一个控制开关组件；所述反馈控制电路被配置为在所述副边输入信号的正半周期或负半周期对对应的控制开关组件进行斩波控制，使得所述副边漏感激磁，以实现变流。8.根据权利要求7所述的隔离型功率变换器，其特征在于，所述变流电路为全波整流电路，所述副边开关组件的开关频率不小于原边开关组件的开关频率的2倍；所述副边开关网络包括第一副边开关组件、第二副边开关组件、第三副边开关组件和第四副边开关组件；其中，所述第一副边开关组件耦接在所述副边开关网络的第一输入端和所述副边电路的第一输出端之间，所述第二副边开关组件耦接在所述副边开关网络的第一输入端和所述副边电路的第二输出端之间，所述第三副边开关组件耦接在所述副边开关网络的第二输入端和所述副边电路的第一输出端之间，所述第四副边开关组件耦接在所述副边开关网络的第二输入端和所述副边电路的第二输出端之间。9.根据权利要求8所述的隔离型功率变换器，其特征在于，所述变流电路为升压型全波整流电路，所述反馈控制电路被配置为在所述副边输入信号的正半周期对所述第二副边开关组件或第三副边开关组件进行斩波控制、在所述副边输入信号的负半周期对所述第一副边开关组件或第四副边开关组件进行斩波控制，使得所述副边漏感激磁，以实现变流。10.根据权利要求9所述的隔离型功率变换器，其特征在于，在所述副边输入信号的正半周期，所述第二副边开关组件作为控制开关组件，在所述副边输入信号的负半周期，所述
第四副边开关组件作为控制开关组件；所述反馈控制电路被配置为在所述副边输入信号的正半周期控制所述第二副边开关组件和第四副边开关组件导通以使得所述副边漏感激磁，控制所述第一副边开关组件和第四副边开关组件导通以释放能量至所述副边电路的输出端，在所述副边输入信号的负半周期控制所述第四副边开关组件和第二副边开关组件导通以使得所述副边漏感激磁，控制所述第三副边开关组件和第二副边开关组件导通以释放能量至所述副边电路的输出端。11.根据权利要求9所述的隔离型功率变换器，其特征在于，在所述副边输入信号的正半周期，所述第三副边开关组件作为控制开关组件，在所述副边输入信号的负半周期，所述第一副边开关组件作为控制开关组件；所述反馈控制电路被配置为在所述副边输入信号的正半周期控制所述第一副边开关组件和第三副边开关组件导通以使得所述副边漏感激磁，控制所述第一副边开关组件和第四副边开关组件导通以释放能量至所述副边电路的输出端，在所述副边输入信号的负半周期控制所述第三副边开关组件和第一副边开关组件导通以使得所述副边漏感激磁，控制所述第三副边开关组件和第二副边开关组件导通以释放能...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈威，范高，齐雨，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：