專利名稱：用于諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間延長電路的制作方法
技術領域：
本公開涉及用于延長諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間的電路。
背景技術：
目前市場上對功率變換的效率要求越來越高，例如，80plus鉬金標準要求在半負載情況下達到大于94%的效率。諧振轉(zhuǎn)換器(Resonant converter)由于具有高效、高頻及高功率密度等特點而正得到日益廣泛的應用。圖IA是示出了一種半橋式諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖。如圖IA所示，VDC表示電源，103表示負載。該半橋式諧振轉(zhuǎn)換器包括兩個開關元件Ql和Q2 (圖中將這兩個元件示出為場效應晶體管)、控制器101以及變壓器Tl。開關元件Ql和Q2連接到變壓器Tl的初級線圈。在工作時，控制器101控制這兩個開關元件Ql和Q2交替導通，以對變壓器Tl的初級線圈進行充電和放電。另外，該半橋式諧振轉(zhuǎn)換器還包括諧振電路102。該諧振電路102包括諧振電容Cr、諧振電感Lr以及磁化電感Lm。這里，Lm表示變壓器Tl的初級側(cè)的磁化電感。另外，該諧振轉(zhuǎn)換器還包括二極管Dl、D2和輸出電容Cout構(gòu)成的整流電路，這里不作詳述。圖IB是示出了一種全橋式諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖。如圖IB所示，該全橋式諧振轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)與圖IA所示的半橋式諧振轉(zhuǎn)換器相似，不同之處在于，該全橋式諧振轉(zhuǎn)換器包括4個開關元件Q1、Q2、Q5和Q6。這4個開關元件Q1、Q2、Q5和Q6連接到變壓器Tl的初級線圈，其中，Ql和Q6組成一對且同時導通和關斷，而Q2和Q5組成另一對且同時導通和關斷?？刂破?01控制這兩對開關元件交替導通，以對變壓器Tl的初級線圈進行充電和放電。

實用新型內(nèi)容本公開的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在諧振轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率與保持時間(這里所述的保持時間(hold up time)是指當輸入電壓不正常(如輸入電壓突然降低)時保持提供到負載的輸出電壓的時間量)性能之間通常需要折衷考慮，例如，可以通過增大磁化電感Lm來提高轉(zhuǎn)換效率并降低諧振轉(zhuǎn)換器中的開關元件(如圖IA所示的場效應晶體管Ql和Q2)的開關損耗，但是，另一方面，增大磁化電感Lm也會導致諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間大大降低。本公開的實施例提供了一種用于諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間延長電路，利用該電路，能夠在不降低諧振轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率的情況下大大延長諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間。在下文中給出關于本公開的簡要概述，以便提供關于本公開的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是對本公開的窮舉性概述。它并不是意圖確定本公開的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本公開的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種用于諧振轉(zhuǎn)換器中的電路，該電路可以包括 線圈，該線圈耦合到所述諧振轉(zhuǎn)換器中的變壓器的初級側(cè)的磁化電感；阻抗元件，該阻抗元件與所述線圈連接；以及開關電路，該開關電路連接于所述阻抗元件和所述線圈之間，其中，當諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓降低到預定閾值時，所述開關電路導通，使得所述諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓(變壓器的次級側(cè))通過所述磁化電感感應到所述線圈并在所述線圈中產(chǎn)生感應電流，該感應電流的流動方向與諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時變壓器的初級線圈中的電流流動
方向一致。

本公開可以通過參考下文中結(jié)合附圖所給出的描述而得到更好的理解，其中在所有附圖中使用了相同或相似的附圖標記來表示相同或者相似的部件。所述附圖連同下面的詳細說明一起包含在本說明書中并且形成本說明書的一部分，而且用來進一步舉例說明本公開的優(yōu)選實施例和解釋本公開的原理和優(yōu)點。在附圖中圖IA是示出了根據(jù)相關技術的半橋式諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖；圖IB是示出了根據(jù)相關技術的全橋式諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖；圖2A是示出了應用了根據(jù)本公開一實施例的保持時間延長電路的諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖；圖2B是示出了應用了圖2A所示的保持時間延長電路的另一諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖；圖2C是示出了應用了圖2A所示的保持時間延長電路的另一諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖；圖3A是示出了應用了根據(jù)本公開另一實施例的電路的諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖；圖3B是示出了應用了圖3A所示的保持時間延長電路的另一諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖；圖3C是示出了應用了圖3A所示的保持時間延長電路的另一諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖；圖4A是示出了應用了根據(jù)本公開另一實施例的電路的諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖；圖4B是示出了應用了圖4A所示的保持時間延長電路的另一諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖；圖4C是示出了應用了圖4A所示的保持時間延長電路的另一諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖；圖5A是示出了應用了根據(jù)本公開另一實施例的電路的諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖；圖5B是示出了應用了圖5A所示的保持時間延長電路的另一諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖；以及圖6是示出根據(jù)本公開的一個實施例的延長諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間的方法的示意性流程圖。本領域技術人員應當理解，附圖中的各個部件僅僅是為了簡單和清楚起見而示出的，而不是按比例繪制的。例如，附圖中某些部件的尺寸可能相對于其他部件放大或縮小了，這是為了有助于提高對本公開實施例的理解。
具體實施方式
在下文中將結(jié)合附圖對本公開的示范性實施例進行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實際實施方式的所有特征。然而，應該了解，在開發(fā)任何這種實際實施例的過程中必須做出很多特定于實施方式的決定，以便實現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標，例如，符合與系統(tǒng)及業(yè)務相關的那些限制條件，并且這些限制條件可能會隨著實施方式的不同而有所改變。在此，還需要說明的一點是，為了避免因不必要的細節(jié)而模糊了本公開，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本公開的方案密切相關的裝置結(jié)構(gòu)和/或部件，而省略了與本公開關系不大的其他細節(jié)。本公開的實施例提供了能夠延長諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間的電路和方法。本公開的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間參數(shù)取決于諧振電容器上的電壓振幅。在輸出電壓保持階段，諧振電容器上的電壓振幅越高，則保持時間越長?？梢酝ㄟ^降低磁化電感Lm來降低諧振電容器上的電壓振幅，從而延長保持時間，但是，降低磁化電感Lm會增加諧振轉(zhuǎn)換器中的開關元件(如圖IA所示的MOSFET Ql和Q2等)在正常工作期間的開關損耗。根據(jù)本公開的實施例的保持時間延長電路可連接到諧振轉(zhuǎn)換器的變壓器的初級側(cè)的磁化電感。當諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓不正常(如降低到一預定閾值)時，該電路開始工作，以增加流過諧振轉(zhuǎn)換器的諧振電容器的磁化電流，從而增加諧振電容器上的電壓振幅，延長諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間。由于根據(jù)本公開的實施例的保持時間延長電路僅在保持階段(即輸入電壓不正常時)工作，因此，其不會影響到諧振轉(zhuǎn)換器正常工作期間的轉(zhuǎn)換效率。圖2A是示出應用了根據(jù)本公開一實施例的保持時間延長電路的諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖。如圖2A所示，根據(jù)本公開一實施例的保持時間延長電路210可被應用于一種半橋式諧振轉(zhuǎn)換器電路中。該保持時間延長電路210包括輔助線圈La2、阻抗元件Lb2以及具有開關元件Q32和開關元件Q42的開關電路211。線圈La2耦合到諧振轉(zhuǎn)換器的變壓器Tl的初級側(cè)的磁化電感Lm(該磁化電感Lm既可設置于該初級線圈內(nèi)，也可以作為分離元件設置于初級線圈之外，這里不作詳述)。阻抗元件Lb2連接于線圈La2與包括開關元件Q32和開關元件Q42的開關電路之間。在該實施例中，阻抗元件Lb2被示出為電感元件(作為其他實施例，該電感元件還可以替換為電阻元件)，開關電路中的開關元件Q32和Q42均被示出為場效應晶體管(MOSFET)。具體地，電感元件Lb2的一端(稱為電感元件Lb2的第一端)連接到線圈La2的一端(稱為線圈La2的第一端)，另一端(稱為電感元件Lb2的第二端)連接到開關電路。在圖2A所示的實施例中，電感元件Lb2的第二端連接到開關元件Q32的漏極。開關元件Q32的源極與開關元件Q34的源極彼此連接并接地。開關元件Q32和Q34的柵極分別連接到諧振轉(zhuǎn)換器的控制器101。圖2A所示的諧振轉(zhuǎn)換器的其他部分與圖IA所示的電路相似，這里不作重復?？刂破?01對開關元件Q32和Q34進行控制。當諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時，包括開關元件Q32和Q34的開關電路關斷，即保持時間延長電路210不工作。而當諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓不正常(如VDC降低到一預定閾值，該預定閾值可根據(jù)實際應用來設定，這里不作限定)時，控制器101對開關元件Q32和Q34進行控制(例如，當輸入電壓降低到預定閾值時，控制器可以發(fā)送使開關元件Q32和Q34導通的觸發(fā)電壓)，使其導通。在這種情況下，諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vo (變壓器的次級側(cè))會通過變壓器的初級側(cè)的磁化電感而感應到輔助線圈La2側(cè)，從而在電感元件Lb2上產(chǎn)生電壓Vb。該電壓Vb與輸出電壓Vo之間的關系可用下式來表示Vb = Vo-n 蓋(I) 在上式中，n表示變壓器Tl的初級線圈 與次級線圈之間的匝數(shù)比，N2表示線圈La2的匝數(shù)，NI表示磁化電感Lm的匝數(shù)。這樣，會產(chǎn)生流過阻抗元件Lb2的電流，該電流通過線圈La2而反映回到磁化電感Lm，使得流過磁化電感Lm的電流增大，并相應使得流過變壓器的初級線圈的電流增大。這樣，流過諧振電容Cr的電流會相應增大，從而提高諧振電容Cr的儲能，延長諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間。在阻抗元件Lb2為電感元件的情況下，所產(chǎn)生的流過阻抗元件Lb2的感應電流Ib可用下式來表示
V ( n2Y
Vo-n-——Ib =-(2) Lbv }在上式中，Lb表示電感元件Lb2的電感值，t表示諧振轉(zhuǎn)換器中的開關元件Ql或Q2的導通時間(即諧振轉(zhuǎn)換器中的開關頻率的倒數(shù))。作為另一示例，在阻抗元件Lb2為電阻元件的情況下，所產(chǎn)生的流過阻抗元件Lb2的感應電流Ib可用下式來表示
V ( n2Y
_ ^Mn1I(3)
R在上式中，R表示阻抗元件Lb2為電阻元件的情況下該電阻元件的電阻值。流過諧振電容器Cr的均方根(RMS)電流Ics_RMS可以用下式來計算
T n …[Yflo2-Ti2 Vin2 )...Ics_RMS= - ~—+ 2 2⑷
V8Iv n 16.Lm .fsw J諧振電容器Cr上的RMS電壓Vcs—RMS可以用下式來計算Vcs RMS =——=--(5)
—2?！?Cr ■fr在以上式(4)和(5)中，Io表不諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電流，n表不諧振轉(zhuǎn)換器的變壓器的初級線圈與次級線圈之間的匝數(shù)比，Vin表示諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，Lm表示變壓器的初級側(cè)的磁化電感，fsw表示開關頻率。Cr表示諧振電容器的電容值。fr表示諧振頻
率，且fir = l/(2WLr Cr)，其中，Lr表不諧振轉(zhuǎn)換器中的諧振電路的諧振電感器的電感值。從上式中可以看出，通過增加流過諧振電容器Cr的RMS電流，諧振電容器Cr上的電壓會變大。通過將上述保持時間延長電路應用到諧振轉(zhuǎn)換器，當輸入電壓不正常時，該保持時間延長電路中的開關電路導通，使得諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓通過磁化電感Lm感應到線圈La2并在線圈La2中產(chǎn)生感應電流，該感應電流的流動方向與諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時變壓器的初級線圈中的電流流動方向一致。所產(chǎn)生的感應電流從線圈La2反映回到磁化電感偵牝使得流過諧振轉(zhuǎn)換器中的諧振電容Cr的電流增大，從而提高諧振電容Cr上的電壓。這樣，諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓能保持于一定電平而不下降，從而延長諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間。另外，由于上述保持時間延長電路在諧振轉(zhuǎn)換器正常工作期間不導通(即不工作)，因此，其不會降低諧振轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率，不會增加開關器件中的開關損耗。作為一個具體應用示例，圖2A中所示的各個元件可以采用下列型號和參數(shù)Ql, Q2 JRFP460Lr 20uHCr 66nLm 150uHLb2 :20uH，其中，NI = 12，N2 = 2Q3, Q4 IPP085N06Dl, D2 MBR6045WTCout 1500uFVo 12V負載35An = 16應理解，上述參數(shù)和型號僅僅是一個具體示例。在實際應用中，本公開中的各個實施例中所示的元件可以根據(jù)實際需求來確定，而不應局限于上述數(shù)值和型號。圖2B示出了將圖2A所示的保持時間延長電路210應用于另一種諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖。圖2B所示的諧振轉(zhuǎn)換器與圖2A所示的諧振轉(zhuǎn)換器的不同之處在于，其包括兩個諧振電容Crl和Cr2。圖2B所示的保持時間延長電路210與圖2A所示的電路210相同，這里不再重復描述。圖2C示出了將圖2A所示的保持時間延長電路210應用于全橋式諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖。圖2C所示的諧振轉(zhuǎn)換器與圖2A所示的諧振轉(zhuǎn)換器的不同之處在于，其包括4個開關元件Q1、Q2、Q5和Q6，這四個開關元件構(gòu)成全橋電路。圖2C所示的保持時間延長電路210與圖2A所示的電路210相同，這里也不再重復描述。在圖2A-2C所示的保持時間延長電路210中，使用開關元件Q42是為了僅允許電流在一個方向上流動，以保證阻抗元件Lb2中的感應電流的流動方向與諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時變壓器的初級線圈中的電流流動方向一致，而不會沿著反方向流動。在一些其他實施例中，該開關元件Q42還可以用其他開關電路來替代。圖3A-3C以及圖4A-4C分別示出了利用其他形式的開關電路來替代開關元件Q42的實施例。圖3A是示出應用了根據(jù)本公開另一實施例的保持時間延長電路的諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖。如圖3A所示，根據(jù)本公開另一實施例的保持時間延長電路310可被應用于一種半橋式諧振轉(zhuǎn)換器電路中。保持時間延長電路310包括輔助線圈La3、阻抗元件Rb3(在該實施例中，該阻抗元件被示出為電阻元件。作為其他實施例，該電阻元件還可以替換為電感元件)以及開關電路311。該開關電路311包括開關元件Q33以及二極管D3、D4、D5和D6構(gòu)成的二極管全橋電路。線圈La3耦合到諧振轉(zhuǎn)換器的變壓器Tl的初級側(cè)的磁化電感Lm。阻抗元件Rb3的一端通過二極管全橋而連接到線圈La3，另一端與開關元件Q33的一端相連。開關元件Q33的另一端連接到二極管橋電路，該二極管橋電路還連接到線圈La3的兩端。另外，開關元件Q33還與所述諧振轉(zhuǎn)換器中的控制器101相連。當所述諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓出現(xiàn)異常(如降低到預定閾值)時，該控制器使得開關元件Q33導通。在圖3A中，Q33被示出為MOSFET0開關元件Q33的漏極連接到阻抗元件Rb3的一端，柵極連接到控制器101，且源極接地。二極管D3的陽極連接到線圈La3的一端，陰極連接到阻抗元件Rb3的一端。二極管D4的陽極連接到線圈La3的另一端，陰極連接到二極管D3的陰極。二極管D5的陽極連接到二極管D6的陽極并接地，陰極連接到二極管D3的陽極。二極管D6的陰極連接到二極管D4的陽極。與圖2A所示的電路210相比，保持時間延長電路310以所示的二極管全橋電路來替代開關元件Q42。這里，二極管D3、D4、D5和D6構(gòu)成的二極管全橋電路與開關元件Q42的功能相同，僅允許電流在一個方向上流動，是為了保證阻抗元件Rb3中的感應電流的流 動方向與諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時變壓器的初級線圈中的電流流動方向一致，而不會沿著反方向流動。另外，該二極管全橋電路不需連接到諧振轉(zhuǎn)換器的控制器101?？刂破?01對開關元件Q33進行控制。當諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時，開關元件Q33關斷，即保持時間延長電路310不工作。而當諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓不正常(如VDC降低到一預定閾值時)時，控制器101對開關元件Q33進行控制(例如，當輸入電壓降低到預定閾值時，控制器可以發(fā)送使開關元件Q33導通的觸發(fā)電壓)，使其導通，即保持時間延長電路310工作。除了開關電路之夕卜，保持時間延長電路310中的其他元件La3和Rb3的功能與連接與電路210中的La2和Lb2相似，這里不再重復。圖3B示出了將圖3A所示的保持時間延長電路310應用于另一種諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖。圖3B所示的諧振轉(zhuǎn)換器與圖3A所示的諧振轉(zhuǎn)換器的不同之處在于，其包括兩個諧振電容Crl和Cr2。圖3B所示的保持時間延長電路310與圖3A所示的電路310相同，這里不再重復描述。圖3C示出了將圖3A所示的保持時間延長電路310應用于全橋式諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖。圖3C所示的諧振轉(zhuǎn)換器與圖3A所示的諧振轉(zhuǎn)換器的不同之處在于，其包括4個開關元件Q1、Q2、Q5和Q6，這四個開關元件構(gòu)成全橋電路。圖3C所示的保持時間延長電路310與圖3A所示的電路310相同，這里也不再重復描述。圖4A是示出應用了根據(jù)本公開另一實施例的保持時間延長電路的諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖。如圖4A所示，根據(jù)本公開該另一實施例的保持時間延長電路410可被應用于一種半橋式諧振轉(zhuǎn)換器電路中。保持時間延長電路410包括輔助線圈La4、阻抗元件Rb4 (在該實施例中，該阻抗元件被示出為電阻元件。作為其他實施例，該電阻元件還可以替換為電感元件)以及開關電路411。開關電路411包括開關元件Q34以及二極管D34、D44構(gòu)成的二極管半橋電路。開關元件Q34的一端連接到阻抗元件Rb4的一端，另一端連接到二極管橋電路，并且還在另一端與諧振轉(zhuǎn)換器中的控制器101相連。二極管橋電路還連接到阻抗元件Rb4的另一端以及線圈La4的兩端。具體地，在圖4A中，開關元件Q34被示出為M0SFET。該MOSFET的漏極連接到阻抗元件Rb4的一端，柵極連接到控制器101，且源極接地并與線圈La4相連。二極管D44的陽極連接到線圈的一端，陰極連接到阻抗元件的另一端。二極管D34的陽極連接到線圈的另一端，陰極連接到二極管D44的陰極。另外，如圖4A所示，輔助線圈La4中設置有接地的抽頭。該抽頭的位置在線圈La4的中間。該中間抽頭的線圈La4與二極管D34和D44可以作為全波整流器(與圖3A-3C中的二極管全橋電路(D3、D4、D5和D6)相似，僅允許電流在一個方向上流動)。在這種中間抽頭的配置中，在交流電流的兩個不同的半周期中電流的幅度相同。本領域的技術人員應理解這種中間抽頭的配置，這里不作詳述。與圖3A-3C中所示的二極管全橋(D3、D4、D5和D6)相比，圖4A及后面描述的圖4B-4C所示的開關電路少了兩個二極管，因此結(jié)構(gòu)更簡單。與圖2A所示的電路210相比，保持時間延長電路410以所示的二極管半橋電路和中間抽頭的La4來替代開關元件Q42。這里，二極管D3和D34以及中間抽頭的La4與開關元件Q42的功能相同，是為了保證阻抗元件Rb4中的感應電流的流動方向與諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時變壓器的初級線圈中的電流流動方向一致，而不會沿著反方向流動。另外，D34和D44不 需連接到諧振轉(zhuǎn)換器的控制器101?？刂破?01僅對開關元件Q34進行控制。當諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時，開關元件Q34關斷，即保持時間延長電路410不工作。而當諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓不正常(如VDC降低到一預定閾值時)時，控制器101對開關元件Q34進行控制(例如，當輸入電壓降低到預定閾值時，控制器可以發(fā)送使開關元件Q34導通的觸發(fā)電壓)，使其導通，即保持時間延長電路410工作。除了開關電路之外，保持時間延長電路410中的其他元件La4和Rb4的功能與連接與電路210中的La2和Lb2相似，這里不再重復。圖4B示出了將圖4A所示的保持時間延長電路410應用于另一種諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖。圖4B所示的諧振轉(zhuǎn)換器與圖4A所示的諧振轉(zhuǎn)換器的不同之處在于，其包括兩個諧振電容Crl和Cr2。圖4B所示的保持時間延長電路410與圖4A所示的電路410相同，這里不再重復描述。圖4C示出了將圖4A所示的保持時間延長電路410應用于全橋式諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖。圖4C所示的諧振轉(zhuǎn)換器與圖4A所示的諧振轉(zhuǎn)換器的不同之處在于，其包括4個開關元件Ql、Q2、Q5和Q6，這四個開關元件構(gòu)成全橋電路。圖4C所示的保持時間延長電路410與圖4A所示的電路410相同，這里也不再重復描述。在圖2A-2C、3A-3C以及4A-4C所示的實施例中，保持時間延長電路210、310和410的開關電路均需要諧振轉(zhuǎn)換器中的控制器101來控制，以使得這些開關電路在輸入電壓異常(如降低到預定閾值時)時接通，而在其他情況下關斷(本領域的技術人員可以理解，在將圖2A-2C、3A-3C以及4A-4C所示的保持時間延長電路應用于諧振轉(zhuǎn)換器時，可以用任何適當?shù)姆椒▽ζ渲械目刂破?01進行配置，以使得該控制器在輸入電壓異常(如降低到預定閾值時)時向這些開關電路發(fā)送觸發(fā)信號(如發(fā)送觸發(fā)電壓，這里不作詳述)，從而使得這些開關接通，而在其他情況下則使得這些開關保持關斷，這里不作詳述)。在一些其他實施例中，保持時間延長電路的開關電路可以在輸入電壓異常(如輸入電壓降低到一預定閾值)時自動接通，而在其他情況下保持關斷，無需借助諧振轉(zhuǎn)換器中的控制器101的控制。圖5A和5B示出了這樣的實施例。圖5A是示出應用了根據(jù)本公開另一實施例的保持時間延長電路的諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖。如圖5A所示，根據(jù)本公開該另一實施例的保持時間延長電路510可被應用于一種全橋式諧振轉(zhuǎn)換器電路中。保持時間延長電路510包括輔助線圈La5、阻抗元件Lb5(在該實施例中，該阻抗元件被示出為電感元件。作為其他實施例，該電感元件還可以替換為電阻元件)以及開關電路511。開關電路511包括二極管D35、D45、D55和D65構(gòu)成的二極管全橋電路。該二極管全橋電路連接于線圈La5和阻抗元件Lb5的一端之間，并且阻抗元件Lb5的另一端連接到諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電源。具體地，如圖5A所示，二極管D35的陽極連接到線圈La5的一端，陰極連接到阻抗元件Lb5的一端。二極管D45的陽極連接到線圈La5的另一端，陰極連接到二極管D35的陰極。二極管D55的陽極連接到二極管D65的陽極并接地，陰極連接到二極管D35的陽極。二極管D65的陰極連接到二極管D45的陽極。與圖2A_2C、3A_3C以及4A-4C所示的電路210、310和410相比，保持時間延長電路510不包括開關元件Q32、Q33或Q34，其開關電路無需諧振轉(zhuǎn)換器的控制器的控制。當諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時，保持時間延長電路510不工作。而當諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓(如VDC)不正常(如VDC降低到一預定閾值時)時，該電壓變化會在阻抗元件Lb5中誘發(fā)電流。該電流會通過線圈La5而反映回到磁化電感Lm。S卩，D35、D45、D55和D65構(gòu)成的二極管全橋電路導通，保持時間延長電 路510工作。除了開關電路之外，保持時間延長電路510中的其他元件La5和Lb5的功能與連接與電路210中的La2和Lb2相似，這里不再重復。圖5A中所示的電容C5為用于存儲能量并向諧振轉(zhuǎn)換器提供可靠的DC電壓的體電容(bulk capacitor)。該電容C5是可選元件。當圖5A中所示的諧振轉(zhuǎn)換器中不包括該電容時，其也可正常工作。圖5B示出了將圖5A所示的保持時間延長電路510應用于另一種諧振轉(zhuǎn)換器的示意性電路圖。與圖5A所示的諧振轉(zhuǎn)換器的不同之處在于，圖5B所示的諧振轉(zhuǎn)換器為包括兩個諧振電容Crl和Cr2的半橋式諧振轉(zhuǎn)換器。圖5B所示的保持時間延長電路510與圖5A所示的電路510相同，這里不再重復描述。圖5A和5B所示的保持時間延長電路510可以在諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓不正常(如VDC降低到一預定閾值時)時自動開始工作，而無需諧振轉(zhuǎn)換器的控制器進行控制。與上文參考圖2A-2C、3A-3C和4A-4C描述的實施例相比，保持時間延長電路510的結(jié)構(gòu)更加簡單。另外，在以上附圖中，場效應晶體管(如以、02、05、06、032、042等)的電路符號被示出為包括并聯(lián)在其漏極和源極之間的二極管，這是為了示出這些MOSFET導通時的電流流動方向，而并不表示將額外的二極管并聯(lián)到這些開關元件。根據(jù)本公開的一些實施例還提供了一種延長諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間的方法。圖6是示出了根據(jù)一個實施例的延長諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間的方法的流程圖。如圖6所示，在步驟601中，檢測諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓是否發(fā)生了異常。如果發(fā)生了異常(如輸入電壓降低到一預定閾值)，則在步驟603中，使所諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓通過諧振轉(zhuǎn)換器的變壓器而感應回到變壓器的初級側(cè)，以在初級側(cè)的磁化電感中產(chǎn)生感應電流，其中，應使得該感應電流的流動方向與諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時變壓器的初級線圈中的電流流動方向一致。作為具體實施例,可以通過將上述的保持時間延長電路211、311、411或者511連接到諧振轉(zhuǎn)換器來實施上述方法。具體地，可以將保持時間延長電路的線圈耦合到諧振轉(zhuǎn)換器的變壓器的初級側(cè)的磁化電感。當諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓發(fā)生了異常(如輸入電壓降低到一預定閾值)時，使得保持時間延長電路211、311、411或者511開始工作，以使所諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓通過諧振轉(zhuǎn)換器的變壓器而感應回到變壓器的初級側(cè)，以在保持時間延長電路的阻抗元件上產(chǎn)生感應電壓，從而在磁化電感中產(chǎn)生感應電流。通過將上述保持時間延長方法應用到諧振轉(zhuǎn)換器，當輸入電壓不正常時，諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓被感應到初級側(cè)，從而在磁化電感中產(chǎn)生感應電流，該感應電流的流動方向與諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時變 壓器的初級線圈中的電流流動方向一致。所產(chǎn)生的感應電流使得流過諧振轉(zhuǎn)換器中的諧振電容Cr的電流增大，從而提高諧振電容Cr上的電壓。這樣，諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓能保持于一定電平而不下降，從而延長諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間。在圖3A_3C、4A_4C和5A-5B所不 的實施例中，均可米用上式(1)-(3)來計算保持時間延長電路中的阻抗元件的電流和電壓，這里不再重復。另外,在圖2A-2C、3A-3C、4A-4C、5A-3B所示的實施例中，開關元件(如Q32、Q34、Q42等)被示出為M0SFET。在其他實施例中，這些開關元件還可以是其他類型的開關元件，例如絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor, IGBT)或其他類型的晶體管等。這里不作詳述。根據(jù)本公開的實施例的保持時間延長電路結(jié)構(gòu)簡單且可靠，能夠有效延長諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間，同時不降低諧振轉(zhuǎn)換器的效率。另外，在其他實施例中，還可以通過提高磁化電感Lm的電感值來降低開關元件的開關損耗，從而提升轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)本公開的實施例的保持時間延長電路和方法可以附加于任何種類的轉(zhuǎn)換器(如上文中所描述的全橋式諧振轉(zhuǎn)換器以及半橋式轉(zhuǎn)換器等)，只要該轉(zhuǎn)換器具有諧振電路既可。另外，根據(jù)本公開的實施例的保持時間延長電路和方法可以應用于DC-DC電源，也可以應用于AC-DC電源(特別是利用升壓PFC (Power Factor Correction,功率因數(shù)校正))預調(diào)節(jié)器為DC/DC轉(zhuǎn)換器供電的情況)，這里不作限定。以上結(jié)合具體實施例和/或示例描述了本公開的基本原理，但是，應理解，本公開并不局限于這些具體的實施例和/或示例。另外，需要指出的是，對本領域的普通技術人員而言，能夠理解本公開的裝置的全部或者任何部件，并在這些公開的基礎上根據(jù)具體應用對這些部件作出修改、替代和變換，而仍涵蓋于本公開的范圍之內(nèi)。另外，本申請的術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。
在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個......”限定的要素，并不排除在包括所述要
素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。
權利要求1.一種用于諧振轉(zhuǎn)換器中的保持時間延長電路(210，310，410，510)，其特征在于，該保持時間延長電路包括 線圈(La2，La3，La4，La5)，該線圈耦合到所述諧振轉(zhuǎn)換器中的變壓器的初級側(cè)的磁化電感(Lm)； 阻抗元件(Lb2，Rb3，Rb4，Lb5)，該阻抗元件與所述線圈(La2，La3，La4，La5)連接；以及 開關電路(211，311，411，511)，該開關電路連接于所述阻抗元件(Lb2，Rb3，Rb4，Lb5) 和所述線圈(La2，La3，La4，La5)之間，其中，當諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓降低到預定閾值時，所述開關電路(211，311，411，511)導通，使得所述諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓通過所述磁化電感(Lm)感應到所述線圈(La2，La3，La4，La5)并在所述線圈中產(chǎn)生感應電流，該感應電流的流動方向與諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時變壓器的初級線圈中的電流流動方向一致。
2.根據(jù)權利要求I所述的保持時間延長電路， 其中，所述開關電路(211)包括第一和第二開關元件(Q32，Q42)，所述阻抗元件(Lb2)的一端連接到所述線圈(La2)的一端，而另一端連接到所述第一開關元件(Q32)的一端，所述第一開關元件(Q32)的另一端連接到所述第二開關元件(Q42)的一端，所述第二開關元件(Q42)的另一端連接到所述線圈(La2)的另一端，并且 其中，所述第一開關元件(Q32)和所述第二開關元件(Q42)還分別與所述諧振轉(zhuǎn)換器中的控制器(101)相連，當所述諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓降低到預定閾值時，所述控制器使得所述第一和第二開關元件(Q32，Q42)導通。
3.根據(jù)權利要求2所述的保持時間延長電路，其中，所述第一和第二開關元件(Q32，Q42)均為場效應晶體管，所述第一開關元件(Q32)的漏極連接到所述阻抗元件，所述第一開關元件(Q32)的源極連接到所述第二開關元件(Q42)的源極并接地，所述第二開關元件(Q42)的漏極連接到所述線圈的另一端，并且所述第一和第二開關元件(Q32，Q42)的柵極均連接到所述控制器。
4.根據(jù)權利要求I所述的保持時間延長電路，其中，所述開關電路(311，411)包括第一開關元件(Q33，Q34)和二極管橋電路，所述第一開關元件(Q33，Q34)的一端連接到所述阻抗元件(Rb3，Rb4)的一端，另一端連接到所述二極管橋電路，所述二極管橋電路還連接到所述阻抗元件(Rb3，Rb4)的另一端以及所述線圈(La3，La4)的兩端，并且 所述第一開關元件(Q33，Q34)還與所述諧振轉(zhuǎn)換器中的控制器(101)相連，其中，當所述諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓降低到預定閾值時，所述控制器使得所述第一開關元件(Q33，Q34)導通。
5.根據(jù)權利要求4所述的保持時間延長電路，其中，所述第一開關元件(Q34)為場效應晶體管，所述二極管橋電路包括第一二極管(D44)和第二二極管(D34)，所述線圈(La4)的中間設置有接地的抽頭，并且 其中，所述第一開關元件(Q34)的漏極連接到所述阻抗元件(Rb4)的一端，柵極連接到所述控制器(101)，且源極接地并與所述線圈(La4)相連，并且 其中，所述第一二極管(D44)的陽極連接到所述線圈的一端，陰極連接到所述阻抗元件的另一端，并且 其中，所述第二二極管(D34)的陽極連接到所述線圈的另一端，陰極連接到所述第一二極管的陰極。
6.根據(jù)權利要求4所述的保持時間延長電路，其中，所述第一開關元件(Q33)為場效應晶體管，所述二極管橋電路包括第一至第四二極管(D3，D4，D5，D6)，并且 其中，第一二極管(D3)的陽極連接到所述線圈(La3)的一端，陰極連接到所述阻抗元件(Rb3)的一端；第二二極管(D4)的陽極連接到所述線圈(La3)的另一端，陰極連接到第一二極管(D3)的陰極；第三二極管(D5)的陽極連接到第四二極管(D6)的陽極并接地，陰極連接到第一二極管(D3)的陽極；第四二極管(D6)的陰極連接到第二二極管的陽極，并且 其中，所述第一開關元件(Q33)的漏極連接到所述阻抗元件(Rb3)的另一端，柵極連接到所述控制器(101)，且源極接地。
7.根據(jù)權利要求I所述的保持時間延長電路，其中，所述開關電路(511)包括二極管全橋電路(D35，D45，D55，D65)，所述二極管全橋電路連接于所述線圈(La5)和所述阻抗元件(Lb5)的一端之間，并且所述阻抗元件(Lb5)的另一端連接到所述諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電源。
8.根據(jù)權利要求7所述的保持時間延長電路，其中，所述二極管全橋電路包括第一至第四二極管(D35，D45，D55，D65)，第一二極管(D35)的陽極連接到所述線圈的一端，陰極連接到所述阻抗元件(Lb5)的一端；第二二極管(D45)的陽極連接到所述線圈(La5)的另一端，陰極連接到第一二極管(D35)的陰極；第三二極管(D55)的陽極連接到第四二極管(D65)的陽極并接地，陰極連接到第一二極管(D35)的陽極；第四二極管(D65)的陰極連接到第二二極管(D45)的陽極。
9.根據(jù)權利要求1-8中任一項所述的保持時間延長電路，其中，所述阻抗元件(Lb2，Rb3, Rb4, Lb5)為電感元件或電阻元件。
10.一種諧振轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該諧振轉(zhuǎn)換器包括根據(jù)權利要求1-9中任一項所述的保持時間延長電路。
11.根據(jù)權利要求10中所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，所述諧振轉(zhuǎn)換器為全橋式諧振轉(zhuǎn)換器或半橋式諧振轉(zhuǎn)換器。
專利摘要提供了用于諧振轉(zhuǎn)換器的保持時間延長電路。所述電路可以包括線圈(La2，La3，La4，La5)，該線圈耦合到所述諧振轉(zhuǎn)換器中的變壓器的初級側(cè)的磁化電感；阻抗元件(Lb2，Rb3，Rb4，Lb5)，該阻抗元件與所述線圈(La2，La3，La4，La5)連接；以及開關電路(211，311，411，511)，該開關電路連接于所述阻抗元件(Lb2，Rb3，Rb4，Lb5)和所述線圈(La2，La3，La4，La5)之間，其中，當諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓降低到預定閾值時，所述開關電路(211，311，411，511)導通，使得所述諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓通過所述磁化電感(Lm)感應到所述線圈(La2，La3，La4，La5)并在所述線圈中產(chǎn)生感應電流，該感應電流的流動方向與諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時變壓器的初級線圈中的電流流動方向一致。
文檔編號H02M3/337GK202406029SQ20112034193
公開日2012年8月29日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權日2011年8月31日
發(fā)明者李太強, 鄭鍾仁, 陳卓雄 申請人:雅達電子國際有限公司