[发明专利]一种变匝比谐振变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换技术领域，尤其谐振式开关变换器。

背景技术

参见图1，谐振变换器具有高效率和高功率密度的优点，其最佳工作点在谐振点附近，该特性使得谐振变换器的输入电压范围较窄，当输入电压在较大范围内变化时，需调节开关频率偏离谐振点，这将导致谐振变换器性能和效率的降低，并会导致变换器增益敏感，导致系统不稳定，降低系统可靠性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可适应宽输入电压范围的谐振变换器，根据输入电压不同，采用变匝比的控制方式，令该谐振变换器始终工作在较好的工作点附近。

为实现上述目的，一种变匝比谐振变换器采用了如下技术方案：参见图2，

包括变压器T1，高位开关SH，低位开关SL，初始谐振电容Cr；第一谐振电容Cr1；第一控制开关SC1、第二控制开关SC2……第n-1控制开关SC n-1，第一二极管DS1、第二二极管DS2……第n-1二极管DS n-1；所述的变压器T1包括n个一次侧绕组，即第一绕组Np1及其第一漏感Lr1，第二绕组Np2及其第二漏感Lr2……第n绕组Npn及其第n漏感Lr n，该第一绕组Np1的异名端连接第二绕组Np2的同名端，第二绕组Np2的异名端连接相邻绕组的同名端……相邻绕组的异名端和下个绕组的同名端依次连接，构成n段级联绕组；相应地，n个一次侧绕组寄生的n个漏感串联形成n段级联漏感，且包含在n段级联绕组之内；所述的n段级联绕组形成首端、抽头1、抽头2……抽头n-1、末端，共n+1个端点，其首端连接初始谐振电容Cr，抽头1连接第一控制开关SC1的漏极，抽头2连接第二控制开关SC2的漏极，抽头n-1连接第n-1控制开关SC n-1的漏极，末端连接第一谐振电容Cr1；第一控制开关SC1至第n-1控制开关SC n-1的源极连接电路参考地；第一二极管DS1的阴极和阳极分别并联于第一控制开关SC1的漏极和源极，第二二极管DS2的阴极和阳极分别并联于第二控制开关SC2的漏极和源极，第n-1二极管的阴极和阳极分别并联于第n-1控制开关SCn-1的漏极和源极，高位开关SH和低位开关SL连接为半桥电路，该半桥电路的中点与初始谐振电容Cr串联。

所述的第一漏感Lr至第n漏感Lr n是变压器T1的n个一次侧绕组的寄生漏感，与对应的一次侧绕组为串联关系，当电路需要较大感量时，可使用外部独立电感替代所述的寄生漏感，以使电路工作在最佳工作点。

所述的第一控制开关SC1连接在抽头1和参考地之间，第二控制开关SC2连接在抽头2和参考地之间，第n-1控制开关SC n-1连接在抽头n-1和参考地之间，所述的第一控制开关SC1至第n-1控制开关SC n-1或者是MOSFET，或者是三极管，或者是SiC器件，或者是GaN器件，其作用是改变变压器T1的匝比，第一控制开关SC1导通而其它控制开关关断时，匝比Ns/Np1；第二控制开关SC2导通而其它控制开关关断时，匝比Ns/Np1+Np2；第n-1控制开关SCn-1导通而其它控制开关关断时，匝比为Ns/ Np1+Np2+……+ Np n-1；当所有控制开关关断时，匝比为Ns/ Np1+Np2+……+ Np n-1+Npn。

所述的第一二极管DS1的阴极和阳极分别并联于第一控制开关SC1的漏极和源极，该第一二极管DS1或者是独立二极管，或者是第一控制开关SC1的寄生二极管，所述第一二极管DS1的作用是阻断变压器T1的励磁电流通路，以改变变压器匝比。

附图说明

图1：已知的谐振变换器电路结构图

图2：第一实施例一种变匝比谐振变换器电路结构图

图3：第二实施例一种变匝比谐振变换器电路结构图

图4：第一控制开关SC1关断时的等效电路图

图5：第一控制开关SC1导通时的等效电路图

图6：第一控制开关SC1关断时的波形图

图7：第一控制开关SC1导通时的波形图

附图标号：SH：高位开关；VgH：高位开关的驱动信号；SL低位开关；VgL：低位开关的驱动信号；SC1~SCn：控制开关；Vsc1~Vscn：控制开关的驱动信号；Lr：参与谐振的漏感；Cr~Cr n：谐振电容；Ns：变压器T1的二次侧绕组；Np1~Npn：变压器T1的一次侧绕组；Vin：输入电压。

具体实施方式