电力转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种电力转换器，包括一并联连接至一直流电压源的第一串联电路，其包括串联连接的一第一电感、一第一变压器一次侧绕组以及一第一与第二开关元件；一并联连接至直流电压源的第二串联电路，其包括串联连接的一第三开关元件、一第一电容、一第四开关元件以及一第二变压器一次侧绕组与一第二电感；以及一第二电容，其连接于第一串联电路的一第一节点与第二串联电路的一第二节点之间；第一节点位于第一变压器一次侧绕组与第一开关元件之间，第二节点位于第四开关元件与第二变压器一次侧绕组之间，而位于第一与第二开关元件之间的一第三节点则连接至第二串联电路的一第四节点。本发明专利技术的电力转换器能够改良转换器的效能，并能降低电磁干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力转换器，尤其涉及一种能够达成零电压切换(ZVS)以改良转换器的效能，并且能够减少输入电流涟波以降低电磁干扰(EMI)的电力转换器。
技术介绍
为了减低尺寸大小与重量并同时具有较更快的动态响应，脉冲宽度调变(PMW) 电力转换器一般选择在高频下运作，但也因此产生了例如切换损失与寄生震荡噪音增 加等等的许多问题。为了减少切换损失，零电压切换以及/或零电流切换的软切换 (soft-switching)技术被广泛地使用。其中运用在高功率的高频零电压全桥拓扑的相位移 调变，或是非对称脉冲宽度调变方案皆已经被揭露。举例而言，在Zhang et al所获得的美国专利6，466，458号中，揭露一种非对称式 全桥直流-直流转换器，在Redl et al所获得的美国专利5，198，969号中，则揭露一种能 够减少晶体管与整流二极管的切换损失的相移式全桥直流-直流转换器。此外，在美国专 利4864479号、5946200号以及6504739号中，均揭露能够减少切换损失的全桥直流-直流 转换器。然而，上述所提及的软切换全桥转换器，都具有较大的脉动(pulsating)输入电流 涟波的问题。此一脉动输入电流涟波(di/dt)与脉动电压涟波(dv/dt)，为导致电力转换器 产生电磁干扰问题的主要原因。若脉动电流涟波越小，则所需处理的电磁干扰强度即越低。 因此，就可以使用较小型的电磁干扰滤波器来满足电磁干扰规范。此外，也可通过降低输入 电流的均方根(RMS)值，来改良转换器的效能。因此，低输入电流涟波电力转换器具有额外 的优点。因此，目前仍需要一种具有低输入电流涟波以及高转换效率的高频软切换电力转 换器。
技术实现思路
本专利技术提供一种电力转换器，该电力转换器包括一并联连接至一直流电压源的第 一串联电路，其包括串联连接的一第一电感、一第一变压器一次侧绕组、以及一第一与一第 二开关元件；一并联连接至直流电压源的第二串联电路，其包括串联连接的一第三开关元 件、一第一电容、一第四开关元件、以及一第二变压器一次侧绕组与一第二电感；以及一第 二电容，其连接于该第一串联电路的一第一节点与该第二串联电路的一第二节点之间；该 第一节点位于该第一变压器一次侧绕组与该第一开关元件之间，该第二节点位于该第四开 关元件与该第二变压器一次侧绕组之间，而位于该等第一与第二开关元件之间的一第三节 点，则连接至该第二串联电路的一第四节点。本专利技术提供另一种电力转换器，其包括一串联连接至一直流电压源的第一电感； 一并联连接至经串联连接的直流电压源与第一电感的第一串联电路，其包括串联连接的一 第二电感、一第一变压器一次侧绕组、一第一开关元件、一第二开关元件、一第二变压器一 次侧绕组以及一第三电感；一并联连接至经串联连接的直流电压源与第一电感的第二串联电路，其包括串联连接的一第四电感、一第三变压器一次侧绕组、一第三开关元件、一第一电容、一第四开关元件、一第四变压器一次侧绕组以及一第五电感；一第二电容，其连接于 该第一串联电路的一第一节点与该第二串联电路的一第二节点之间，该第一节点位于该第 一变压器一次侧绕组与该第一开关元件之间，该第二节点位于该第四开关元件与该第四变 压器一次侧绕组之间；以及一第三电容，其连接于该第一串联电路的一第三节点与该第二 串联电路的一第四节点之间，该第三节点位于该第二开关元件与该第二变压器一次侧绕组 之间，该第四节点位于该第三变压器一次侧绕组与该第三开关元件之间，并且位于该等第 一与第二开关元件之间的一第五节点，连接至该第二串联电路的一第六节点。本专利技术实施例的电力转换器，能够达成零电压切换(ZVS)以改良转换器的效能， 并且能够减少输入电流涟波以降低电磁干扰。附图说明图1为本专利技术的一电力转换器的一实施例；图2为图1的开关元件的等效电路图；图3为电力转换器在非对称模式下进行操作的栅极驱动信号的波形；图4A 4D为电力转换器在非对称模式下进行操作的操作图；图5为电力转换器在相位移模式下进行操作的栅极驱动信号的波形；图6为本专利技术的电力转换器的另一实施例；图7为本专利技术的电力转换器的另一实施例；图8为本专利技术的电力转换器的另一实施例；图9为本专利技术的电力转换器的另一实施例；图10为本专利技术的电力转换器的另一实施例；图IlA IlC为运用本专利技术的实施例的可行的整流电路。附图标号100A 100F 电力转换器；T1、T2 变压器；Ll L5 电感；Pl Ρ4 变压器一次侧绕组；Sl、S2 变压器二次侧绕组；Cl C3 电容；Sffl SW4、SffX 开关元件；NlA Ν4Α、NlB Ν6Β、Ν4Α”、Ν6Β” 节点；Vi 直流电压源；VCl 电压；Vgs 1 Vgs4 栅极驱动信号。具体实施例方式为让本专利技术的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施 例，并配合附图，作详细说明如下图1为本专利技术的一电力转换器的实施例。如图所示，一电力转换器100A包括有一变压器Tl、开关元件SWl SW4、电容Cl与C2，以及电感Ll与L2。变压器Tl包括两个变 压器一次侧绕组Pl与P2，以及至少一个变压器二次侧绕组Si。电感Li、变压器一次侧绕 组Pl以及开关元件SWl与SW2串联在一起，以构成一第一串联电路，而开关元件SW3、电容 Cl、开关元件SW4、变压器一次侧绕组P2以及电感L2串联在一起，以构成一第二串联电路。 第一、第二串联电路与一直流(DC)电压源Vi并联连接。电感Ll与L2可为电路的寄生电 感、变压器的漏感或外加电感。电感Ll连接于直流电压源Vi的一第一电极(即正电极)与变压器一次侧绕组Pl 的第一端之间，而变压器一次侧绕组Pl具有一连接至电感Ll的第一端，以及一连接至一节 点WA的第二端。开关元件SWl具有一连接至节点NlA的第一端，一连接至一节点N3A的 第二端，而开关元件SW2则具有一连接至节点N3A的第一端，以及一连接至直流电压源Vi 的一第二电极(即负电极)的第二端。开关元件SW3具有一连接至直流电压源Vi的第一电极的第一端，以及一连接至一 节点N4A的第二端，而电容Cl则具有一连接至节点N4A的第一端，以及一连接至开关元件 SW4的第二端。开关元件SW4具有一连接至电容Cl的第二端的第一端，以及一连接至一节 点N2A的第二端。变压器一次侧绕组P2具有一连接至节点N2A的第一端，以及一连接至电 感L2的第二端，而电感L2则连接于变压器一次侧绕组P2的第二端与直流电压源Vi的第 二电极之间。此外，电容C2连接于节点NlA与节点N2A之间，并且节点N3A与N4A连接在 一起。图2为图1的开关元件的等效电路图。如图所示，一开关元件SWX可视为经并联 连接的一本体二极管(body diode)、一电容以及一开关。在某些实施例中，其也可使用与 一二极管并联连接的绝缘栅双极性晶体管(IGBT)、机电开关、微机械开关，或其它主动半导 体开关来实施开关元件SWl SW4。开关元件SWl SW4通过一转换控制器(例如一相位 移调变控制器或是一非对称脉冲宽度调变控制器)的控制信号来控制，以便将直流电压源 Vi转换成变压器二次侧绕组Sl上的交流输出。图3用以显示电力转换器在非对称模式下 进行操作的栅极驱动信号的波形。举例而言本文档来自技高网...

【技术保护点】
一电力转换器，其特征在于，所述的电力转换器包括：一第一串联电路，并联连接至一直流电压源，并且包括串联连接的一第一电感、一第一变压器一次侧绕组、一第一开关元件以及一第二开关元件；一第二串联电路，并联连接至所述直流电压源，并且包括串联连接的一第三开关元件、一第一电容、一第四开关元件、一第二变压器一次侧绕组以及一第二电感；以及一第二电容，连接于所述第一串联电路的一第一节点与所述第二串联电路的一第二节点之间，所述第一节点位于所述第一变压器一次侧绕组与所述第一开关元件之间，所述第二节点位于所述第四开关元件与所述第二变压器一次侧绕组之间，并且位于所述第一与第二开关元件之间的一第三节点，连接至所述第二串联电路的一第四节点。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕锦山，
申请(专利权)人：吕锦山，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]