[发明专利]零电压开关半桥变换器

说明书

一种功率变换器，包括：耦接至电源的原边开关网络，其中所述原边开关网络包括多个功率开关；控制器，被配置为产生用于所述多个功率开关的栅极驱动信号；耦接至输出的副边整流器；第一变压器，具有耦接至所述原边开关网络的第一绕组、耦接至所述副边整流器的第二绕组、以及耦接至所述控制器的第三绕组；以及第二变压器，具有耦接至所述原边开关网络的第四绕组、耦接至所述副边整流器的第五绕组、以及耦接至所述控制器的第六绕组；其中来自所述第三绕组和/或所述第六绕组的电压信号被处理以提供所述输出处的电压的反馈。

本申请要求2014年8月25日提交的名称为“经济的高性能无线功率传输技术(Cost-effective High Performance Wireless Power Transfer Techniques)”、申请号为62/041,161的美国临时申请的权益，上述申请以引入的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及高性能电源，以及在具体实施方式中，涉及零电压开关(zero voltageswitching)非对称半桥变换器。

背景技术

随着技术的进一步发展，无线功率传输(WPT)已成为用于向基于电池的移动设备(例如移动电话、平板电脑、数码相机和/或MP3播放器等)供电或充电的方便有效的机制。无线功率传输系统通常包括原边(Primary side)发送器和副边(Secondary side)接收器。通过磁耦合将原边发送器磁耦合至副边接收器。磁耦合可以实施为松耦合的变压器，松耦合的变压器具有形成在原边发送器中的原边线圈和形成在副边接收器中的副边线圈。

图1示出了无线功率传输系统的框图。图1所示的无线功率传输系统是无线充电联盟(A4WP)组织规定的示例性系统。图1示出的无线功率传输系统包括功率发送器和功率接收器。通过磁耦合，功率从功率发送器传输至功率接收器。

功率发送器包括在功率输入和发送器线圈之间级联连接的发送器dc/dc变换器、功率放大器、阻抗匹配电路和谐振电路。功率发送器还包括发送器蓝牙单元，发送器蓝牙单元具有耦接至接收器蓝牙单元的第一输入/输出以及耦接至功率发送器的dc/dc变换器的第二输入/输出。功率接收器包括在接收器线圈和负载之间级联连接的谐振电路、整流器、接收器dc/dc变换器。功率接收器还包括接收器蓝牙单元，接收器蓝牙单元具有耦接至接收器dc/dc变换器的第二输入/输出。

根据A4WP的标准，功率发送器在从6.765MHz至6.795MHz(标称6.78MHz)的频带内的固定系统频率下运行。发送器将在其输入处的直流功率变换为频带内的高频交流功率。通过谐振电路(通常一个或多个电容器)耦接至功率放大器的发送器线圈形成具有谐振电路的发送器谐振回路(transmitter resonant tank)并且在系统频率产生磁场。通过磁耦合，功率被传输至接收器线圈附近。同样，功率接收器的接收器线圈和谐振电路构成接收器谐振回路。

耦接至接收器线圈的谐振电路和耦接至发送器线圈的谐振电路均可以包括一个或多个电容器。发送器谐振回路的谐振频率和接收器谐振回路的谐振频率被设计为系统频率，系统频率是由功率放大器的开关频率决定的。

为了使功率放大器的功率能力和电参数与功率发送器中的谐振回路的功率能力和电参数匹配，阻抗匹配电路耦接在功率放大器和发送器谐振电路之间，如图1所示。