[发明专利]多相转换器有效

专利信息
申请号: 201180030430.2 申请日: 2011-06-22
公开(公告)号: CN102948062A 公开(公告)日: 2013-02-27
发明(设计)人: 岩田岳志 申请(专利权)人: 株式会社理光
主分类号: H02M7/12 分类号: H02M7/12;H02M3/155
代理公司: 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人: 郭定辉
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 多相 转换器
【说明书】:

技术领域

发明涉及多相转换器,包括互相并联连接的多个AC/DC转换器,每个都具有功率因子校正电路和DC/DC转换器,该DC/DC转换器串联连接到功率因子校正电路并接收功率因子校正电路的输出。

背景技术

近些年,存在具有低功耗的家用设施或办公器材的需求;且要求具有高转换效率的电源装置以便于满足需求。其中,功率因子校正电路(以下称为PFC电路)串联连接到LLC电流谐振转换器(以下,称为LLC)的开关电源已经广泛地用作小尺寸、高转换效率和低噪声的电源。

图1是图示根据现有技术的、包括PFC电路和LLC电流谐振转换器的AC/DC转换器的示图。

在现有技术中,PFC电路20是升压型转换器且由通常市场上可用的PFC控制器IC 2控制。接着,将描述PFC控制器IC 2的控制操作。PFC控制器IC 2导通n沟道MOSFET 4从而通过借助于桥接二极管1全波整流AC电压而获得的电压波形将能量充电到PFC线圈3。另外,当n沟道MOSFET 4截止时,PFC控制器IC 2将存储在PFC线圈3中的能量通过二极管5传送到输出平滑电容器7并且将能量存储在该输出平滑电容器7中。

图2是图示PFC控制器的操作的示图。图2示出PFC电路20以临界模式操作的情况。在图2中,信号VG是n沟道MOSFET 4的控制信号。

对于控制信号的开/关定时,开时间由输出电压和设置值之间的误差(由输出电压检测电路6检测)和AC电压值确定。关时间是直到电感器电流变成零为止的时间。电感器电流IL通过向PFC线圈3添加辅助线圈来测量。在PFC电路20,AC电压的波形和平均电流的波形具有基本相同的相位。其结果是,功率因子高。另外,在PFC电路20中,不论输入AC电压如何,都可以维持输出DC电压恒定。因此,电源作为全局电源是有效的。

接着,将描述根据现有技术的LLC电流谐振转换器30。LLC电流谐振转换器30由通常在市场上可用的LLC控制器8控制。接着,将描述LLC控制器8的控制操作。

LLC控制器8交替地导通/截止n沟道MOSFET 9和n沟道MOSFET 10以改变来自PFC电路20的电压的极性;将电压施加到隔离变压器12的初级侧;并将能量传送到隔离变压器12的次级侧。由误差放大器16检测输出电压V2和设置值之间的误差;且将输出电压V2通过光耦合器15反馈到LLC控制器8。在LLC控制器8中,导通/截止n沟道MOSFET 9和n沟道MOSFET10的频率依据误差值改变并将输出电压V2维持在设置值。

通常,当隔离变压器12的初级和次级绕组的匝数比是n:m时,设置输出电压V2以便满足V2>V1/2×m/n(其中,V1是对隔离变压器12的输入电压(来自PFC电路20的输出电压))。接着,将参考图3描述输出电压V2的设置。

图3是图示来自隔离变压器的输出电压的设置的示图。在图3中,信号V4是用于谐振的电容器11的电压。用于谐振的电容器11的电压由隔离变压器12的初级电感和用于谐振的电容器11的电容引起的电流谐振操作来改变。在隔离变压器12中,当初级侧的两端的电压V3和V4满足|V3-V4|>V1/2时,能量从隔离变压器12的初级励磁电感移动到次级电感。在此情况下,因为励磁电感将能量传送到次级电感,所以初级电感和用于谐振的电容器11引起的电流谐振是漏电感和用于谐振的电容器11之间的谐振。该漏电感是在隔离变压器12的初级电感中包括的电感组件,但是对于能量从初级侧传送到次级侧不是必须的。

因为励磁电感(L)、漏电感(L)和用于谐振的电容器(C)的串联谐振被使用,所以LLC电流谐振转换器30称为LLC电流谐振型。

另外,在图3中示出的、传送到变压器的次级侧的、具有幅度W1和W2的阈值电平满足V2>V1/2×m/n。当满足V2≤V1/2×m/n时,仅获得漏电感和用于谐振的电容器11之间的电流谐振。但是,因为存在不能确保条件|V3-V4|>V1/2的时候,所以次级输出电流不是连续的。因此,当改变电流的极性时,电流迅速上升。

其结果是,通过输出整流二极管13和14所生成的损失增加,这导致噪声的增加。另外,当轻负载的切换频率高时,可能难以进行控制。

出于此原因,在V2>V1/2×m/n的条件下使用输出电压V2。当输出电压V2满足V2>V1/2×m/n时,流过输出整流二极管13和14的电流Id1和Id2每个具有接近正弦波形的半波整流波形的波形,且不存在涌流。因此,降低由于输出整流二极管13和14引起的能量损失或降低噪声。

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