[发明专利]用于确定功率转换的桥模式的方法和装置

说明书

技术领域

本公开的实施方式通常涉及功率转换，尤其涉及动态地确定何时在谐振转换器中使用全桥模式或半桥模式。

背景技术

相比于其他类型的功率转换器，谐振转换器更具优点。这些优点可以包括低噪声、低元件应力、低元件数、和可预测的以传导为主的损耗。因此相比于其他类型的转换器，谐振转换器可以较小、较便宜并且更有效。

在一些谐振转换器中，全H桥将DC输入电压转换成矩形波电压，作为谐振积蓄器的输入。通常，在接近积蓄器的谐振频率处操作H桥。但是，用于转换器的可利用输入电压和/或输出电压的要求的变化可能要求H桥操作频率远离谐振频率，以控制转换器的输出功率流。当操作频率增加时，H桥开关的开关损耗增大并降低了转换器的效率。

因此，本领域需要一种有效地控制谐振转换器的输出功率的方法和装置。

发明内容

本发明的实施方式通常涉及用于确定输入桥操作模式的方法和装置，如通过至少一个附图示出和/或描述的，权利要求中进行了更全面的描述。

本公开的各种优点、方面和新颖特征以及其示出的实施方式的细节将通过以下描述和附图进行充分理解。

附图说明

为了能够详细地理解上述的本发明的特征，以上总结的本发明的更具体的描述将参照实施方式来进行，其中一些在附图中示出。但是，应当注意，附图仅示出了本发明的典型实施方式，因此不应该被认为用于限制本发明的范围，本发明也可以具有其他等同的有效实施方式。

图1是根据本发明的一个或多个实施方式的谐振转换器的框图；

图2是根据本发明的一个或多个实施方式的桥控制器的框图；

图3是根据本发明的一个或多个实施方式用于调节谐振功率转换器的输出功率的方法的流程图；以及

图4是使用本发明的一个或多个实施方式进行功率转换的系统的框图。

具体实施方式

图1是根据本发明的一个或多个实施方式的谐振转换器的框图。该图仅示出种种可能的系统配置的一种变型。本发明可以用于各种电力产生环境和系统。

谐振转换器100是DC-AC转换器，其包括输入桥102，该输入桥102与并联输入电容130的两端连接，并且与电容118、电感116和具有1:n匝数比的变压器106的初级绕组106p的串联组合的两端连接。在一些实施方式中，并联输入电容130的至少一部分电容量可能是因为来自谐振转换器100内的开关装置的寄生电容。

输入桥102是全H-桥，包括开关120-1、120-2、122-1和122-2(例如N型金属氧化物半导体场效应晶体管或MOSFET)，这些开关设置成使得开关120-1/120-2和开关122-1/122-2分别形成H-桥的第一和第二对角线。每个开关120-1、120-2、122-1和122-2的栅极端和源极端被耦合到可操作地控制开关的桥控制器114。在其他实施方式中，开关120-1、120-2、122-1和122-2可以是任何其他合适的电子开关，例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)、双极结晶体管(BJT)、p型MOSFET、栅极可关断晶闸管(GTO)等。

桥102的第一输出端耦合在开关120-1和122-2之间，也耦合到电容118的第一端。电容118的第二端耦合到电感116的第一端，电感116的第二端耦合到初级绕组106P的第一端。电感116和电容118形成串联谐振电路104(也被称为“积蓄器104”)，在一些实施方式中，串联谐振电路104具有等于或接近100千赫兹(kHz)的谐振频率；例如，电感116可以是5微亨(uH)电感，电容118可以是500毫微法拉(nF)电容。在其他实施方式中，谐振电路104可以具有不同的谐振频率。在一些可替代实施方式中，电感116可以表示变压器106的漏电感，而不是分离电感，从而减少谐振转换器100的总体元件数。在其他可替代实施方式中，其他类型的谐振电路(例如串联LC、并联LC、串并联LLC、串并联LCC、串并联LLCC等)可以被用在谐振转换器100内。

初级绕组106P的第二端在开关122-1和120-2之间耦合至输入桥102的第二输出端。另外，输入电压采样器124耦合至输入桥102的两个输入端，以及耦合至桥控制器114。

输入桥102通常操作于100千赫兹(kHz)的切换频率，即谐振电路104的谐振频率，并且能够基于供给至桥的DC电压源在例如60到600伏范围内进行切换。在其他实施方式中，桥102可以操作在不同的切换频率，例如200kHz的切换频率。