[发明专利]功率变换器

说明书

技术领域

本发明涉及功率变换器，尤其涉及权利要求1的前序部分的功率变换器。此外，本发明还涉及方法、系统、计算机程序和计算机程序产品。

背景技术

图1展示了现有技术中的一功率变换器。图1中的功率变换器包括一原边和一副边，所述的原边及所述的副边由包含形成在所述原边上初级线圈和形成在所述副边上的次级线圈的变压器TX1分隔。所述原边和副边分别为所述功率变换器的输入和输出电路。此外，该变压器TX1具有漏电感LL。

而且，有源箝位电路(ACC)与图1中所示的功率变换器的原边连接。原边开关QA也被连接到该原边且以控制信号A进行脉冲宽度调制(PWM)。该原边开关QA将输入电压VIN切分，使得原边开关QA接通时输出滤波器的输入端(节点LOUT，QA2)的电压将等于VIN·NS/NP(NS/NP是变压器TX1的匝数比且被定义成副边匝数NS与原边匝数NP之比)，且当该原边开关QA关断时该电压为0。从而，功率变换器将输入电压VIN变换成输出电压VOUT。

图1中的电路还包括连接到副边的同步整流器QA1和QA2，以及由串联的电容C3及电阻R2。由所述的串联的电容C3及电阻R2形成有损的RC缓冲器减小了功率变换器副边的电压震荡。

电感LOUT和电容COUT形成了功率变换器的均值输出滤波器。通过改变控制信号A的占空比D，可以将输出电压VOUT调控为VOUT＝VIN·(NS/NP)·D。最后，将电阻RLOAD连接到副边并作为提供所述输出电压VOUT的输出负载电阻。

图2示出了根据现有技术的功率变换器中的ACC的控制逻辑，其中fS＝1/TS是功率变换器的开关频率，且TS是时间周期。占空比D定义为D＝TON/TS，其中TON是原边开关QA接通的时长。在图2中，当原边开关QA被关断时，QAC被接通，反之亦然。然而，应当注意，在这种情况下，以PMOS晶体管实现ACC，这意味着，当将ACC的控制信号设为低时，ACC被接通。

而且，根据现有技术的上述类型的功率变换器常常被用作开关模式电源(Switched Mode Power Supplies，SMPS)。不同于线性电源，SMPS开关的传输晶体管非常快速地(通常在50KHZ和1MHz之间)在全导通和全关断之间切换，这使得浪费的能量最小化。通过改变比例D提供了电压调控。相比之下，线性电源必须耗散过多的电压来调控输出。这种更高的效率是SMPS的主要优点。

当在SMPS中将输入电压变换成输出电压时，主要的目标是以尽可能小的损耗进行该功率变换。当高频SMPS中的半导体开关被分别接通和关断时，与之相关联的开关损耗增加了SMPS的总损耗。正常情况下，由于通过开关的梯形电流波形的缘故，该关断损耗是主要的，即在关断时电流更高。在接通期间，变压器TX1的漏电感限制了电流的导数即di/dt，这使得在这种情况下接通损耗更小。

另一个问题是变压器的副边整流器由于漏电感导致的寄生电感所产生的电压瞬态。这些暂态或电压尖峰迫使设计者使用更高的电压等级的半导体器件和有损缓冲器(限制电压尖峰的电路，通常具有显著的额外损耗)，这也导致了功率变换器中的更高损耗。

文件US 7,606,051示出了功率变换器电路中的完全箝位的耦合电感器。

发明内容

本发明的目的是提供一种功率变换器，其完全或部分地解决了现有技术的功率变换器的缺点和劣势。本发明的另一目标是提供一种与现有技术的功率变换器相比具有减少的开关损耗的功率变换器。本发明的又一目的是提供一种替代性的解决方案，其用于使用功率变换器解决功率变换的问题。

根据本发明的一个方面，使用用于DC/DC或AC/DC变换的功率变换器实现了这些目标，所述功率变换器具有由变压器分隔的原边和副边，所述原边被连接到所述变压器的原边线圈且是所述功率变换器的输入电路，且所述副边被链接到所述变压器的副边线圈且是所述功率变换器的输出电路，所述功率变换器还包括连接到所述副边的至少一个有源箝位电路，所述至少一个有源箝位电位包括：

-第一电容器(C1)，所述第一电容器(C1)以串联的方式与所述开关(S1)和二极管(D1)的并联组合相连接；以及

第二电容器(C2)，所述第二电容(C2)以并联的方式与所述的以串联方式相连接的所述第一电容器(C1)及所述开关(S1)和二极管(D1)的并联组合相连接。

在从属权利要求2-15中公开了以上功率变换器的实施例。