[发明专利]支持隔离级中的软切换的两级共振转换器

说明书

技术领域

本发明涉及转换器拓扑领域。更具体而言，本发明涉及一种两级共振DC/DC转换器。

背景技术

在DC/DC转换器中，将DC输入电压转换成更低DC输出电压。为了满足安全要求，通常需要精确调节输出电压并且到输出隔离的输入是有必要的。

图1是现有技术的两级转换器100的示意图。两级转换器100包括功率因子校正(PFC)升压转换器120和隔离降压型转换器140。PFC升压转换器120向隔离降压型转换器140提供高电压DC电流。隔离降压型转换器140将高电压DC电流转换成低电压DC电流。

在这一转换器和其它现有技术的转换器中，第二级的开关在硬切换条件之下工作从而造成高切换损耗并且由此影响转换器的总效率而且限制切换频率。此外，第二级需要用于在异常条件期间、比如在输出短路期间提供过电流保护的限流电路。对过电流保护的这一需要增加了控制电路的复杂性。

在本领域中需要的是一种减少切换损耗的简化DC/DC转换器设计。

发明内容

在本发明的一个方面中，一种共振转换器包括：可控电流源；共振储能电路，耦合到电流源；以及隔离降压型转换器，耦合到共振储能电路。隔离降压型转换器具有输出。共振储能电路使隔离降压型转换器中的开关能够在软切换条件下切换。

在一些实施例中，可控电流源是开关模式型电流源。在一些实施例中，共振转换器还包括：功率因子校正(PFC)升压转换器，耦合到可控电流源的输入，其中PFC升压转换器被配置成向可控电流源的输入提供电压。在一些实施例中，PFC升压转换器被配置成向可控电流源的输入提供DC输入电压，并且隔离降压型转换器被配置成向隔离降压型转换器的输出提供DC输出电压。在一些实施例中，隔离降压型转换器包括由半桥转换器、全桥转换器和推挽转换器所构成的群组中的一个。

在一些实施例中，隔离降压型转换器包括推挽转换器，推挽转换器包括：变压器，具有第一初级绕组、第二初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，其中可控电流源耦合到在第一初级绕组与第二初级绕组之间的节点以形成初级中心抽头；第一初级开关，耦合于第一初级绕组与可控电流源之间；以及第二初级开关，耦合于第二初级绕组与可控电流源之间。

在一些实施例中，推挽转换器还包括：第一次级二极管，耦合于第一次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间；以及第二次级二极管，耦合于第二次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间。

在一些实施例中，推挽转换器还包括：第一初级电感器，耦合于第一初级绕组与第一初级开关之间；以及第二初级电感器，耦合于第二初级绕组与第二初级开关之间。

在一些实施例中，推挽转换器还包括：第一次级电感器，耦合于第一次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间；以及第二次级电感器，耦合于第二次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间。

在一些实施例中，推挽转换器还包括：第一次级开关，耦合于第一次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间；以及第二初级开关，耦合于第二初级绕组与隔离降压型转换器的输出之间。

在一些实施例中，隔离降压型转换器包括全桥转换器，全桥转换器包括：变压器，具有第一初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组；第一初级开关，耦合于第一初级绕组的第一端子与可控电流源之间；第二初级开关，耦合于第一初级绕组的第二端子与可控电流源之间；第三初级开关，耦合于第一初级绕组的第一端子与可控电流源之间，其中第一初级开关和第三初级开关通过共同节点耦合到第一初级绕组的第一端子；以及第四初级开关，耦合于第一初级绕组的第二端子与可控电流源之间，其中第二初级开关和第四初级开关通过共同节点耦合到第一初级绕组的第二端子。

在一些实施例中，全桥转换器还包括：第一次级二极管，耦合于第一次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间；以及第二次级二极管，耦合于第二次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间。

在一些实施例中，全桥转换器还包括耦合于第一初级绕组的第一端子与第一初级开关和第三初级开关的共同节点之间的初级电感器。

在一些实施例中，全桥转换器还包括耦合于第一次级绕组和第二次级绕组之间的共同节点与隔离降压型转换器的输出之间的次级电感器。

在一些实施例中，全桥转换器还包括：第一次级开关，耦合于第一次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间；以及第二次级开关，耦合于第二次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间。