專利名稱：功率轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換器以及功率轉(zhuǎn)換的方法。
背景技術(shù)：
功率轉(zhuǎn)換器廣泛用在許多應(yīng)用中，從而為消費(fèi)者提供DC電流或電壓。在一些應(yīng)用中，相同的應(yīng)用中需要多個(gè)輸出來傳遞不同的電壓/電流。圖1示出了現(xiàn)有功率轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)的示例?，F(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)換器狀態(tài)應(yīng)用所謂的后調(diào)節(jié)，以根據(jù)功率轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)未調(diào)節(jié)電平來產(chǎn)生輔助輸出電壓。例如，圖1 示出了諧振功率轉(zhuǎn)換器。向諧振轉(zhuǎn)換器的干線提供整流干線(50-60HZ)或DC電壓。全局控制回路確保對干線輸出V。utlfeg)的緊密調(diào)節(jié)。利用干線轉(zhuǎn)換器中包含的隔離變壓器上的附加繞組或抽頭，可以容易地產(chǎn)生附加的未調(diào)節(jié)電壓V。utx(unreg)。然而，在許多情況下未調(diào)節(jié)電壓過于粗略或者對于最終的應(yīng)用而言有很大變化。應(yīng)用具有局部控制的后調(diào)節(jié)器，以產(chǎn)生良好受控的電平V。utxteg)。通常，所述具有局部控制的后調(diào)解器是開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器 (降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器、降壓-升壓轉(zhuǎn)換器)，開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器包括龐大的無源組件 (L1, C02)和昂貴且低效的功率半導(dǎo)體(S1, S2)，如圖2和圖3的示例所示。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要提供一種功率轉(zhuǎn)換器，該功率轉(zhuǎn)換器更容易集成，并且能夠以最小的改動(dòng)來產(chǎn)生最多的輸出信號(hào)。因此，本發(fā)明的目的是提供一種功率轉(zhuǎn)換器，包括初級(jí)繞組，接收初級(jí)交流電壓；第一次級(jí)電路，磁耦合至初級(jí)繞組，第一次級(jí)電路產(chǎn)生第一次級(jí)輸出信號(hào)；第二次級(jí)電路，磁耦合至初級(jí)繞組；后調(diào)節(jié)器，耦合至第二次級(jí)電路；后調(diào)節(jié)器包括開關(guān)，開關(guān)控制功率流動(dòng)，并且與第一輸出信號(hào)的每個(gè)過零點(diǎn)同步。本發(fā)明由獨(dú)立權(quán)利要求來限定。從屬權(quán)利要求限定了有利實(shí)施例。上述轉(zhuǎn)換器容易產(chǎn)生多個(gè)輸出信號(hào)，并且可以容易地縮放，S卩，僅通過倍增次級(jí)電路和后調(diào)節(jié)電路，就可以將上述轉(zhuǎn)換器適配為產(chǎn)生更多的輸出信號(hào)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，第二次級(jí)電路產(chǎn)生第二輸出信號(hào)，開關(guān)在第二輸出信號(hào)的過零點(diǎn)處斷開。在實(shí)施例中，開關(guān)通過電感器耦合至第二次級(jí)信號(hào)。這提高輸出信號(hào)的平滑性。電感器可以是單獨(dú)的組件，或者可以(部分地)集成在功率轉(zhuǎn)換器變壓器中。甚至，電感器提高了輸出二極管的導(dǎo)通角，從而減小了輸出電流的波峰因數(shù)。在另一實(shí)施例中，第一次級(jí)電路包括磁耦合至初級(jí)繞組的第一次級(jí)繞組；第二次級(jí)電路包括磁耦合至初級(jí)繞組的第二次級(jí)繞組；初級(jí)繞組、第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組包含在諧振功率轉(zhuǎn)換器中。諧振功率轉(zhuǎn)換器可以耦合至整流干線。整流干線還可以得自于50-60HZ干線。備選地，電源可以是單獨(dú)的DC電源，如電池。在另一實(shí)施例中，提供了一種功率轉(zhuǎn)換方法，該方法包括以下步驟向初級(jí)繞組提供初級(jí)交流電壓；與初級(jí)繞組磁耦合的第一次級(jí)電路產(chǎn)生第一次級(jí)輸出信號(hào)；第一次級(jí)輸出信號(hào)用于使后調(diào)節(jié)器中包含的開關(guān)斷開，后調(diào)節(jié)器耦合至第二次級(jí)電路。


通過對附圖的示例描述，上述和其他優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，附圖中圖1示出了具有多個(gè)輸出的現(xiàn)有功率轉(zhuǎn)換器；圖2示出了具有多個(gè)輸出的現(xiàn)有功率轉(zhuǎn)換器的更詳細(xì)視圖；圖3示出了現(xiàn)有的后調(diào)節(jié)器；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的功率調(diào)節(jié)器；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換器的波形。
具體實(shí)施例方式圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的功率調(diào)節(jié)器。功率調(diào)節(jié)器包括初級(jí)繞組np，初級(jí)繞組np連接至傳統(tǒng)的脈動(dòng)電壓，或者初級(jí)繞組 是串聯(lián)諧振電路10的一部分。脈動(dòng)電壓可以是干線(50-60HZ)。備選地，可以從直流 (DC)電源為諧振轉(zhuǎn)換器供電。功率轉(zhuǎn)換器還包括第一次級(jí)繞組nsl和第二次級(jí)繞組ns2。如下文中描述的，第一次級(jí)繞組nsl提供第一輸出信號(hào)ID1，第一輸出信號(hào)IDl用作轉(zhuǎn)換器的第一輸出以及用作第二調(diào)節(jié)器的基準(zhǔn)信號(hào)。電阻器Rl和電容器Cl表示第一輸出信號(hào)的負(fù)載。第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組分別都包括兩個(gè)相同的繞組。功率轉(zhuǎn)換器還具有第二次級(jí)繞組ns2。第二次級(jí)繞組ns2提供第二輸出信號(hào)ID2。 需要提到的是，功率轉(zhuǎn)換器可以包括多于兩個(gè)次級(jí)繞組，因此功率轉(zhuǎn)換器可以采用與本申請中描述的功率轉(zhuǎn)換器相類似的方式來產(chǎn)生多于兩個(gè)輸出信號(hào)。第一次級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組可以分別都包括兩個(gè)相同的繞組。第二輸出信號(hào)連接至小電感器L2和開關(guān)S3，將第二輸出信號(hào)傳遞至第二負(fù)載，第二負(fù)載包括電阻器R2和電容器C2。結(jié)合圖5可以更好地理解功率轉(zhuǎn)換功能，圖5描述了根據(jù)本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換器的波形?？梢詫碜宰儔浩鞯碾娏鞯囊徊糠洲D(zhuǎn)移到第二次級(jí)繞組ns2。該電流在開關(guān)S3開始導(dǎo)通時(shí)開始流動(dòng)，并且通過自然換向而停止。開關(guān)S3應(yīng)當(dāng)在來自變壓器的電流改變極性之前斷開。通過檢測第一次級(jí)繞組nsl上或第二次級(jí)繞組ns2上的電壓或者通過S3的電流， 來執(zhí)行這一操作。這種控制方法確保了零電流切換，零電流切換提高了功率效率(即，減小了切換損耗)，并且避免了開關(guān)S3上的電壓尖峰。因?yàn)槭褂昧顺轭^電壓，所以L2上的電壓 *第二乘積現(xiàn)在要小得多。使S3的關(guān)斷與諧振轉(zhuǎn)換器輸出繞組同步，dT是控制參數(shù)dT越大，功率越大。
應(yīng)注意，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于本文描述的實(shí)施例。本發(fā)明的保護(hù)范圍也不受權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記的限制。詞語“包括”不排除權(quán)利要求中提到的部分以外的其他部分。構(gòu)成本發(fā)明的一部分的裝置可以以專用硬件的形式來實(shí)現(xiàn)，也可以以編程用途的處理器的形式來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明在于每個(gè)新特征或者這些特征的組合。
權(quán)利要求
1.一種功率轉(zhuǎn)換器，包括初級(jí)繞組(np)，接收初級(jí)交流電壓；第一次級(jí)電路(nsl，Dla, Dlb)，磁耦合至初級(jí)繞組(np)，第一次級(jí)電路產(chǎn)生第一次級(jí)輸出信號(hào)(Idi)；第二次級(jí)電路(ns2，D2a，D^)，磁耦合至初級(jí)繞組(np)并且產(chǎn)生第二次級(jí)信號(hào)(I112)；后調(diào)節(jié)器(20)，耦合至第二次級(jí)電路(ns2，D2a，D2b)；后調(diào)節(jié)器Q0)包括開關(guān)(S3)，開關(guān)(S3)在第一輸出信號(hào)(Idi)的過零點(diǎn)處斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，第二次級(jí)電路(ns2，D2a，D2b)產(chǎn)生第二輸出信號(hào)(ID2)，開關(guān)(S3)在第二輸出信號(hào)(Id2)的過零點(diǎn)處斷開。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，第二輸出信號(hào)是第一次級(jí)繞組(nsl)上的電流(ID1，ID2)或電壓，或者是第二次級(jí)繞組(nS2)上的電壓。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，開關(guān)(S3)經(jīng)由電感器(U)耦合至第二次級(jí)信號(hào)(Id2)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，電感器與功率轉(zhuǎn)換器的變壓器集成在一起。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，第一次級(jí)電路包括磁耦合至初級(jí)繞組(np)的第一次級(jí)繞組(risl)；第二次級(jí)電路包括磁耦合至初級(jí)繞組(np)的第二次級(jí)繞組(ris2)；初級(jí)繞組(np)、第一次級(jí)繞組(Iisl)和第二次級(jí)繞組(ris2)包含于諧振功率轉(zhuǎn)換器中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中，諧振功率轉(zhuǎn)換器耦合至整流干線。
8.—種功率轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟向初級(jí)繞組提供初級(jí)交流電壓；與初級(jí)繞組(np)磁耦合的第一次級(jí)電路(nsl，Dla，Dlb)產(chǎn)生第一次級(jí)輸出信號(hào)(Idi)；第一次級(jí)輸出信號(hào)或第二輸出信號(hào)用于使后調(diào)節(jié)器00)中包含的開關(guān)斷開，后調(diào)節(jié)器00)耦合至第二次級(jí)電路(ns2，D2a, D2b)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種功率轉(zhuǎn)換器和一種功率轉(zhuǎn)換方法。該功率轉(zhuǎn)換器包括初級(jí)繞組(np)，接收初級(jí)交流電壓。該轉(zhuǎn)換器還包括磁耦合至初級(jí)繞組(np)的第一次級(jí)電路(ns1，D1a，D1b)，第一次級(jí)電路產(chǎn)生第一次級(jí)輸出信號(hào)(ID1)；該轉(zhuǎn)換器還包括磁耦合至初級(jí)繞組(np)的第二次級(jí)電路(ns2，D2a，D2b)。該轉(zhuǎn)換器包括耦合至第二次級(jí)電路(ns2，D2a，D2b)的后調(diào)節(jié)器(20)，后調(diào)節(jié)器(20)包括開關(guān)(S3)，開關(guān)(S3)在第一輸出信號(hào)(ID1)的每個(gè)過零點(diǎn)處斷開。
文檔編號(hào)H02M1/32GK102244473SQ20111012374
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者卡塔茲納·諾沃克, 吉安·霍赫扎德, 帕特里克·E·G·斯梅茨, 弗朗斯·潘謝爾, 拉姆斯沃·施萊沙, 漢斯·哈貝爾施塔特 申請人:Nxp股份有限公司