[发明专利]谐振转换器的模块并联技术

说明书

本发明提供一种LLC谐振转换器，其包括具有第一初级电路的第一相以及具有第二初级电路的第二相。第一初级电路包括第一共用电感器，第二初级电路包括第二共用电感器。第一共用电感器与第二共用电感器互相并联连接。第一初级电路与第二初级电路不包括互相并联连接的电容器。

技术领域

本发明涉及高效电源及类似装置。

背景技术

多相并联谐振转换器适用于高效且高功率的DC/DC应用，例如适用于通信电源及类似应用。负载均流在上述应用中为重要问题。交错并联功率转换器能提供具有较小纹波的输出。然而，由于交错并联功率转换器需要追加金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，因而交错并联功率转换器的成本较高，且需要追加栅极驱动电路。当负载变化的情况下，该交错并联功率转换器的动态性能不佳。尤其是，在低负载时，所有MOSFET的开关损耗使得交错并联功率转换器的效率降低。

已知的LLC谐振转换器由于其具有波形平滑、高效且高功率密度这些优异特征而优选适用于绝缘DC/DC应用，例如平板电视、笔记本电脑适配器、服务器计算机等。已知的LLC谐振转换器由于初级侧MOSFET的零电压切换(ZVS)及次级侧二极管的零电流切换(ZCS)而具有高效性，从而被广泛应用，其中，次级侧二极管在电流导通状态与电流截止状态之间切换以使得该二极管电流在下一个半周期前减小为零。在高功率应用中，电源设备上的电流应力随着额定功率的增加而增加。为了解决上述电流应力的问题，优选将多个转换器或多个相、多个级并联连接。然而，由于谐振元件的偏差，使得各转换器的谐振频率不同。因此，不同相的输出电流不同。例如图4所示，如小于5％的较小的元件偏差可能导致显著的电流失衡。因此，需要均流来实现多相操作。

图30示出已知的二相转换器，其具有相1及相2。各相包括具有初级绕组与次级绕组的变压器。该变压器的匝数比为n。初级电路与初级绕组相连，次级电路与次级绕组相连。

相1的初级电路包括串联连接的初级开关Q11、Q12，且包括串联连接的谐振电感器Lr、谐振电容器Cr以及感应电感器Lm。该感应电感器Lm与初级绕组并联连接。电流i_Lr1是相1中的谐振电流。相2的初级电路包括串联连接的初级开关Q21、Q22，且包括串联连接的谐振电感器aLr、谐振电容器bCr以及感应电感器cLm。上述值a、b、c表示上述两相的谐振参数不同。该感应电感器cLm与初级绕组并联连接。电流i_Lr2是相2中的谐振电流。相1及相2的初级电路与电压输入Vin相连。

相1的次级电路包括整流部以及与整流部相连的输出电容器Co1，该整流部包括与次级绕组相连的同步整流器SR11、SR12。电流i_rect1流过该整流部。电流i_o1是相1的负载电流。相2的次级电路包括整流部以及与整流部相连的输出电容器Co2，该整流部包括与次级绕组相连的同步整流器SR21、SR22。电流i_rect2流过该整流部。电流i_o2是相2的负载电流。相1及相2的次级电路与输出Vo相连。电流i_o是输出电流。电阻Ro代表负载的电阻。

利用LLC转换器的数学模型来对均流特征进行分析。为了方便说明，图30示出不使用均流方法的二相LLC转换器。图31是基于基波分析法(FHA)的等效电路图。在稳定状态下，根据各负载电流i_o1,i_o2，负载电阻Ro被分为Ro1及Ro2。初级侧等效ac电阻Rac1、Rac2为：

其中，k是阻抗共享误差，为0与1之间。若k＝0.5，则负载功率由两

个相来均分。若k＝0或1，则该负载功率可以仅由其中一相提供。