[发明专利]恒频DC / DC功率转换器

说明书

恒频DC/DC功率转换器，包括：输入端子；输出端子；脉冲波生成器，其电耦合到输入端子；以及谐振整流网络，其电耦合到脉冲波生成器。脉冲波生成器配置成生成具有脉冲波的波形的脉冲电压的序列。谐振整流网络配置成将脉冲电压转换为中间电压并且配置成对中间电压进行整流。谐振整流网络包括：变压器，其具有初级绕组和次级绕组；至少一个DC隔直流电容器，其电耦合到初级绕组；磁化电感器，其与初级绕组并联连接；整流器，其电耦合到次级绕组；滤波电容器，其电耦合到整流器；谐振电容器，其电耦合到变压器；以及至少一个谐振电感器，其电耦合到变压器。滤波电容器与输出端子并联连接。恒频DC/DC功率转换器还包括控制单元，其配置成改变脉冲波生成器的占空度，同时保持脉冲波生成器的频率恒定。恒频DC/DC功率转换器以较低的整流器损耗、较低的EMI、简单的恒频控制以及从脉冲波生成器汲取的总滞后电流为特征。

本申请是申请日为2018年11月25日、申请号为201880076359.3、发明名称为“恒频DC/DC功率转换器”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及DC/DC转换器，更特别地，涉及恒频DC/DC功率转换器。

背景技术

DC/DC转换器将一个电压电平处的DC电压转换为另一电压电平。这些转换器从DC电源接收输入电压并在其输出处产生DC输出电压。由DC电源提供的输入电压可以广泛地变化。此外，根据转换器的特定应用，期望的DC输出电压可以在某个范围内是可变的，而不是固定到某个值。例如，DC输出电压的范围可以从250V到410V(例如，对于锂离子电池充电器)。因此，需要DC/DC转换器来提供在宽输入电压范围内从全负载到无负载操作的输出电压调节。

US 6,344,979公开了一种谐振转换器，即LLC串联谐振DC至DC转换器。转换器可以用全桥或半桥结构来实现，并且使用串联连接的电感-电感-电容(LLC)谐振回路来为了半导体开关的无损接通或关断创建条件，同时负载与电感器中的一个并联连接。为了调节输出电压，LLC串联谐振DC至DC转换器应用可变切换频率控制方法。LLC串联谐振DC至DC转换器的一个缺点是当切换频率高于谐振频率时对于整流器的ZCS条件的损耗，这导致反向恢复损耗且因此导致较低的效率。LLC串联谐振DC至DC转换器的另一缺点是恒频操作的固有缺乏，这在优化电磁干扰(EMI)滤波器中是有价值的，为了符合EMI调节标准，优化电磁干扰(EMI)滤波器可能是必要的。

US 5,808,879公开了一种半桥ZVS PWM反激式(flyback)转换器。该电路以初级开关的ZVS操作和固定频率操作为特征。该转换器的主要缺点是在关断时由于诸如整流器的杂散电容和变压器的漏电感之类的寄生元件而导致的整流器两端的电压尖峰。该电路的另一个缺点是整流器以高dv/dt切换，这导致更高的EMI发射。

与本主题有关的另外的出版物包括US 5,159,541和US 5,959,850。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了恒频DC-DC功率转换器，包括：输入端子和输出端子；脉冲波生成器，其电耦合到输入端子并且配置成生成具有脉冲波的波形的脉冲电压的序列；谐振整流网络，其电耦合到脉冲波生成器并且配置成将脉冲电压转换为中间电压并且配置成对中间电压进行整流。谐振整流网络包括：(a)变压器，其具有初级绕组和次级绕组；(b)至少一个DC隔直流电容器，其电耦合到初级绕组；(c)磁化电感器，其与初级绕组并联连接；(d)整流器，其电耦合到次级绕组；(e)滤波电容器，其电耦合到整流器并且与输出端子并联连接；(f)谐振电容器，其电耦合到变压器；以及(g)至少一个谐振电感器，其电耦合到变压器。恒频DC-DC功率转换器还包括控制单元，其配置成改变脉冲波生成器的占空度，同时保持脉冲波生成器的频率恒定。

在一些实施例中，至少一个谐振电感器是与次级绕组串联连接的一个谐振电感器，并且谐振电容器电耦合到整流器。

在一些实施例中，至少一个谐振电感器是与初级绕组串联连接的一个谐振电感器，并且谐振电容器电耦合到整流器。