專利名稱：帶有幾個(gè)隔離的穩(wěn)壓輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有軟切換并且包括單個(gè)變壓器并能夠在輸出產(chǎn)生多個(gè)隔離的穩(wěn)壓電壓的直流(DC)電壓轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明應(yīng)用于需要幾個(gè)穩(wěn)壓電壓的任何類型的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
當(dāng)今存在許多用于從輸入電壓產(chǎn)生多個(gè)隔離的穩(wěn)壓輸出電壓的結(jié)構(gòu)。它們之中的第一種包括使用與要被提供的穩(wěn)壓輸出電壓數(shù)量一樣的獨(dú)立轉(zhuǎn)換器。每個(gè)轉(zhuǎn)換器從唯一的輸入電壓中產(chǎn)生穩(wěn)壓輸出電壓，并且具有其自己的流電隔離(galvanic isolation)元件(變壓器)和其自己的穩(wěn)壓回路以產(chǎn)生這種電壓。因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)需要與穩(wěn)壓輸出電壓數(shù)量相同的變壓器，所以其成本較大并且體積龐大。而且，各個(gè)轉(zhuǎn)換器的相互同步不容易達(dá)到并且需要添加其他外部元件。
另一種可能的結(jié)構(gòu)包括將最好不被隔離的DC/DC轉(zhuǎn)換器上連線至與變壓器隔離的主轉(zhuǎn)換器的次級(jí)側(cè)。這種主轉(zhuǎn)換器的變壓器經(jīng)歷輸入電壓和輸出電壓之間的流電隔離。在主轉(zhuǎn)換器的輸出端上并聯(lián)DC/DC轉(zhuǎn)換器。當(dāng)尋求特定性能(低開關(guān)損耗、在主轉(zhuǎn)換器上的DC/DC轉(zhuǎn)換器的同步)時(shí)這種結(jié)構(gòu)變得相對(duì)復(fù)雜。
最后，另一種結(jié)構(gòu)包括使用具有單個(gè)流電隔離變壓器的單個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器，并且包括在變壓器級(jí)別方面使用與要被提供的穩(wěn)壓輸出電壓數(shù)量相同的次級(jí)繞組。例如，變壓器包括初級(jí)繞組和兩個(gè)次級(jí)繞組，使用每個(gè)次級(jí)繞組來(lái)產(chǎn)生穩(wěn)壓輸出電壓。將開關(guān)與初級(jí)繞組串聯(lián)排列。由接收轉(zhuǎn)換器的一個(gè)輸出的電壓信號(hào)作為輸入的脈寬調(diào)制電路(PWM)的輸出來(lái)控制該開關(guān)。因?yàn)檫@種設(shè)備有能力在變壓器的次級(jí)側(cè)使用與所需要的穩(wěn)壓電壓數(shù)量相同的繞組以對(duì)它們的每一個(gè)進(jìn)行整流和濾波，并且使用它們之一來(lái)服務(wù)于(slave)那些組件，所以該設(shè)備具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是僅僅將用于服務(wù)的輸出進(jìn)行穩(wěn)壓。而其他輸出隨著在它們端子處存在的負(fù)載的函數(shù)而變化，并且它們?cè)诘拓?fù)載處具有增加的趨勢(shì)。因此這種結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是從輸出之間的交叉穩(wěn)壓的角度來(lái)說(shuō)其并不有效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服所有這些缺點(diǎn)或者這些缺點(diǎn)的一部分。
本發(fā)明涉及一種帶有軟切換的直流(DC)電壓轉(zhuǎn)換器，包括具有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的變壓器，該轉(zhuǎn)換器的初級(jí)側(cè)是帶有半橋(half-bridge)結(jié)構(gòu)的類型并且能夠通過(guò)兩個(gè)開關(guān)連接到輸入電壓源，該轉(zhuǎn)換器的次級(jí)側(cè)是準(zhǔn)諧振半波類型并且能夠至少將一個(gè)第一DC電壓提供給第一負(fù)載并且將一個(gè)第二DC電壓提供給第二負(fù)載，所述第二DC電壓小于所述第一DC電壓；第一控制裝置，用于通過(guò)作為所述第一DC輸出的函數(shù)的脈寬調(diào)制而在固定頻率處交替控制兩個(gè)開關(guān)；以及諧振電路，用于在次級(jí)繞組中產(chǎn)生半波諧振電流，并且對(duì)連接到所述第一負(fù)載的端子的第一電容器進(jìn)行充電從而產(chǎn)生所述第一DC電壓，并且在于其還包括在所述次級(jí)繞組和連接到所述第二負(fù)載的端子的第二電容器之間所連接的電感性電路，該電感性電路能夠產(chǎn)生電流以在諧振電流的半波的一部分流到次級(jí)繞組中期間對(duì)所述第二電容器進(jìn)行充電，并且產(chǎn)生所述第二DC電壓。
所述電感性電路更具體地包括與第一電感和第三開關(guān)串聯(lián)的第一整流二極管，所述第三開關(guān)在諧振電流的半波的一部分流到次級(jí)繞組期間閉合。將第二控制裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)以通過(guò)作為所述第二DC輸出的函數(shù)的脈寬調(diào)制來(lái)控制第三開關(guān)。
根據(jù)第一實(shí)施方式，所述諧振電路包括與第二電感和諧振電容器串聯(lián)排列的第二整流二極管，這些組件連接在變壓器的次級(jí)繞組的端子之間，并且第一電容器通過(guò)平滑電感連接到所述諧振電容器的端子。
根據(jù)第二實(shí)施方式，所述諧振電路包括第二整流二極管，該第二整流二極管與在所述次級(jí)繞組和第一電容器之間的第二電感串聯(lián)排列，并且電容器與所述初級(jí)繞組(Lp)串聯(lián)排列，其反映到(reflected to)次級(jí)側(cè)，試圖與所述第二電感形成諧振。
在兩種實(shí)施方式中，第二電感是反映到次級(jí)側(cè)的變壓器的漏電感，或者可能是反映到次級(jí)側(cè)的變壓器的漏電感和在次級(jí)繞組和所述第一負(fù)載之間排列的附加電感所形成的串級(jí)(series)電感。


結(jié)合附圖，通過(guò)閱讀在后面以非限制性例子的方式給出的說(shuō)明可以更好地理解本發(fā)明，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖2A到2H示出了說(shuō)明圖1的轉(zhuǎn)換器的操作方式的電流和電壓時(shí)序圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第二轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖4A到4H示出了說(shuō)明圖3的轉(zhuǎn)換器的操作方式的電流和電壓時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，由帶有軟切換并且與在次級(jí)側(cè)的諧振電流進(jìn)行操作的轉(zhuǎn)換器來(lái)產(chǎn)生多個(gè)穩(wěn)壓電壓。使用在次級(jí)側(cè)的諧振電流對(duì)排列在提供第一穩(wěn)壓電壓的第一輸出的端子之間的電容器進(jìn)行充電。由連接到轉(zhuǎn)換器的次級(jí)繞組的端子的后穩(wěn)壓裝置來(lái)產(chǎn)生其他的穩(wěn)壓電壓。
將通過(guò)在圖1和3中所呈現(xiàn)的兩個(gè)示例實(shí)施方式來(lái)描述本發(fā)明。當(dāng)然，僅僅以示例實(shí)施方式的形式給出這兩種實(shí)施方式?？梢詫⑺岢龅暮蠓€(wěn)壓電路連接到帶有軟切換并且與次級(jí)側(cè)的諧振電流進(jìn)行操作的任何類型的轉(zhuǎn)換器。
在這兩個(gè)實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)換器提供主穩(wěn)壓電壓Vs1和后穩(wěn)壓電壓Vs2。
參照?qǐng)D1，轉(zhuǎn)換器包括在初級(jí)側(cè)帶有半橋結(jié)構(gòu)的隔離變壓器Trf和在次級(jí)側(cè)帶有半波整流的準(zhǔn)諧振電路。更準(zhǔn)確地說(shuō)，主電路包括帶有在提供輸入電壓Ve的電壓產(chǎn)生器SV的端子之間串行排列的兩個(gè)開關(guān)T1和T2的半橋電路。傳統(tǒng)上，開關(guān)T1和T2是MOSFET晶體管。將半橋電路的中點(diǎn)連接到與變壓器Trf的初級(jí)繞組Lp的帶點(diǎn)的引腳對(duì)應(yīng)的第一端。將與初級(jí)繞組Lp的不帶點(diǎn)的引腳對(duì)應(yīng)的另一端通過(guò)具有高電容的電容器Cdp，連接到與開關(guān)T2連接的產(chǎn)生器SV的端子。由作為變壓器Trf的匝數(shù)m和輸出電壓Vs1的函數(shù)在脈寬調(diào)制電路的基礎(chǔ)上所產(chǎn)生的控制信號(hào)Drv1和Drv2來(lái)驅(qū)動(dòng)開關(guān)T1和T2。
變壓器Trf的次級(jí)繞組Ls的不帶點(diǎn)的引腳通過(guò)電感Lf和整流二極管D1連接到諧振電容器Cr1的第一端，該電容器的另一端連接到次級(jí)繞組Ls的帶點(diǎn)的引腳?？梢杂酶郊与姼衼?lái)補(bǔ)充與反映到次級(jí)側(cè)的變壓器Trf的漏電感對(duì)應(yīng)的電感Lf。將平滑電感L1連接在電感Lf-電容器Cr1的連接點(diǎn)與在提供電壓Vs1的轉(zhuǎn)換器的第一輸出的端子之間放置的電容器Cs1的一端之間。將電容器Cs1的另一端連接到次級(jí)繞組Ls的帶點(diǎn)的引腳。電感L1的功能是對(duì)由提供電壓Vs1的輸出所提供的電流進(jìn)行平滑。將在該輸出的端子之間串聯(lián)排列的電阻器R1、R2當(dāng)作電橋，以將代表電壓Vs1的電壓提供給脈寬調(diào)制控制塊PWM1。該控制塊的結(jié)構(gòu)是已知的并且提供控制信號(hào)Drv1和Drv2。例如在專利申請(qǐng)F(tuán)R 2 738 417中公開了這種塊的結(jié)構(gòu)。
轉(zhuǎn)換器的這個(gè)部分的操作方式對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是公知的。特別在專利申請(qǐng)F(tuán)R 2 738 417中進(jìn)行了描述?？刂菩盘?hào)Drv1和Drv2用于控制開關(guān)T1和T2相繼地閉合。設(shè)想停滯時(shí)間(dead time)在這些開關(guān)的交替動(dòng)作之間，從而所述晶體管在這兩個(gè)信號(hào)的操作周期期間在兩種情況下處于斷開狀態(tài)。開關(guān)T1和T2的導(dǎo)通時(shí)間的比率定義了輸出電壓Vs1。將參照?qǐng)D2A到2H在后面詳細(xì)描述轉(zhuǎn)換器的這個(gè)部分的操作方式。
為了根據(jù)電壓Vs1來(lái)產(chǎn)生電壓Vs2，將后穩(wěn)壓裝置連接到次級(jí)繞組Ls和漏電感Lf所形成的串級(jí)電感的端子上。將電感Lf-二極管D1的連接點(diǎn)通過(guò)整流二極管D2連接到電感Lr的第一端，將電感Lr的另一端經(jīng)由開關(guān)T3連接到負(fù)載電容器Cs2的第一端。對(duì)傳統(tǒng)上是MOSFET晶體管的開關(guān)T3進(jìn)行控制，從而延遲在電感Lr中電流的出現(xiàn)。將電容器Cs2的另一端連接到次級(jí)繞組Ls的帶點(diǎn)的引腳。當(dāng)開關(guān)T3閉合時(shí)，橫跨在電感Lr的端子上的電壓是正的。穿過(guò)電感Lr的電流增加直到在初級(jí)側(cè)的電壓被翻轉(zhuǎn)為止。在隨后的時(shí)間段期間，當(dāng)電流ILr達(dá)到零的時(shí)候開關(guān)T3斷開。降低了負(fù)載所使用的平均電流的這個(gè)電流確保與所需要的輸出值Vs2相比較，對(duì)橫跨電容器Cs2的端子的平均電壓Vs2進(jìn)行穩(wěn)壓。通過(guò)開關(guān)T3的相位延遲監(jiān)管來(lái)直接地驅(qū)動(dòng)這個(gè)電壓的值。設(shè)想在該輸出的端子之間所排列的電阻器電橋R3、R4用于將代表電壓Vs2的電壓提供給控制塊PWM2。通過(guò)為晶體管T3產(chǎn)生控制信號(hào)來(lái)將該塊進(jìn)行充電。在轉(zhuǎn)換器的次級(jí)側(cè)的電流諧振的部分時(shí)間期間該信號(hào)是有效的。
控制塊PWM2實(shí)質(zhì)上包括積分器電路INT，其提供表示Vs2的所測(cè)量的值和所需要的穩(wěn)壓值之間的平均差的電壓；電路RAMP，用于產(chǎn)生與穿過(guò)Ls的電流同步的電壓斜坡(voltage ramp)；比較器電路COMP，用于比較積分器電路的輸出電壓和所述電壓斜坡；功率驅(qū)動(dòng)器電路D，用于提供足夠的電流以對(duì)晶體管的柵極和電容器C3及二極管D3所形成的電壓偏移電路進(jìn)行充電。積分器電路INT接收在電阻器電橋R3、R4的中點(diǎn)處存在的電壓V1和參考電壓VREF作為輸入。將電壓V1施加到微分放大器AE的正輸入，而將電壓VREF經(jīng)由電阻器R5施加到放大器AE的負(fù)輸入。將放大器AE的負(fù)輸入和輸出以這種方式通過(guò)電容器C1進(jìn)行連接，從而獲得積分器的安排并且提供表示Vs2的所測(cè)量值和所需要的穩(wěn)壓值之間的平均差的電壓Vint。
此外，斜坡電路(ramp circuit)RAMP包括在地和電感Lf-二極管D2的連接點(diǎn)之間串聯(lián)排列的兩個(gè)二極管D4、D5和電阻器R6。將兩個(gè)二極管D4和D5進(jìn)行定向，從而當(dāng)它們導(dǎo)通時(shí)允許電流向電感Lf-二極管D2連接點(diǎn)流動(dòng)。將兩個(gè)二極管D4和D5之間的連接點(diǎn)經(jīng)由與電阻器R7串聯(lián)的二極管D6連接到電容器C2的第一端。將電容器C2的另一端連接到地。將二極管D6進(jìn)行定向，從而允許用于對(duì)電容器C2進(jìn)行放電的電流。最后，將電阻器R8連接在提供端Vcc和電阻器R7-電容器的連接點(diǎn)之間，從而當(dāng)二極管D6截止時(shí)對(duì)電容器C2進(jìn)行充電。該斜坡產(chǎn)生器以下面的方式操作當(dāng)在電感Lf-二極管D1的連接點(diǎn)處的電壓為正時(shí)，二極管D4、D5和D6截止，并且用由確定正斜率的斜坡的電阻器R8所提供的電流對(duì)電容器充電，并且當(dāng)電感Lf-二極管D1的連接點(diǎn)處的電壓為負(fù)時(shí)，借助于D6和R7對(duì)電容器進(jìn)行放電，其中電阻器R7確定負(fù)斜率的斜坡。
借助于比較器電路COMP對(duì)由積分器電路INT所提供的電壓Vint與由電路RAMP所產(chǎn)生的電壓斜坡進(jìn)行比較，并且電路COMP在VC2＞Vint的情況下輸出高電平的電壓信號(hào)，否則輸出低電平的電壓信號(hào)。由驅(qū)動(dòng)器電路D對(duì)該輸出信號(hào)進(jìn)行放大，從而控制晶體管T3的柵極。將電容器C3插入在驅(qū)動(dòng)器電路D的輸出和晶體管T3的柵極之間，以將施加到晶體管T3的柵極的電壓電平進(jìn)行偏移，從而該電壓電平大于晶體管的源極的電壓電平。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器D的輸出處于低狀態(tài)時(shí)，通過(guò)在晶體管T3的源極和柵極之間連接的二極管D3將該電容器充電到電壓Vs2。
在圖2A到2H中示出了電路的操作的總體方式。
圖2A和2B示出了用于開關(guān)T1和T2的控制信號(hào)Drv1和Drv2的形狀。圖2C示出了橫跨次級(jí)繞組Ls的端子的電壓VLS的變化。圖2D示出了穿過(guò)二極管D1的電流ID1。圖2E和2F分別示出了晶體管T3的控制信號(hào)和流經(jīng)電感Lr的電流。圖2G和2H表示分別穿過(guò)繞組Ls和繞組Lp的電流Is和Ip。穿過(guò)Ls的電流是穿過(guò)二極管D1和電感Lr的電流之和。
在這些圖中，T表示開關(guān)T1和T2的斷開/閉合周期的時(shí)間段。設(shè)想兩個(gè)開關(guān)T1和T2在其間斷開的停滯時(shí)間tm在每個(gè)開關(guān)閉合之間。設(shè)想第一停滯時(shí)間tm1在開關(guān)T1的閉合之前，并且設(shè)想第二停滯時(shí)間tm2在開關(guān)T2的閉合之前。在時(shí)間[tm1，αT]的時(shí)間段期間開關(guān)T1閉合，并且在時(shí)間[αT+tm2，T]的時(shí)間段期間開關(guān)T2閉合。在其余的時(shí)間期間，它們斷開。
以一般的方式，當(dāng)所述晶體管之一以其端子之間的零電壓而變得閉合之前，在(因?yàn)榇呕娏鞫a(chǎn)生的)初級(jí)側(cè)中的電流(和反映到初級(jí)側(cè)的次級(jí)電流iLs)自然地產(chǎn)生主電壓的轉(zhuǎn)變。這產(chǎn)生開關(guān)的軟切換并且因此降低了切換損耗。
在時(shí)間[tm1，αT]期間，開關(guān)T1閉合。將輸入電壓Ve施加到初級(jí)繞組和電容器Cdp的端子上。然后二極管D1截止。通過(guò)初級(jí)繞組Lp的電流Ip(＝通過(guò)將電壓Ve施加于初級(jí)繞組Lp和電容器Cdp的端子之間所產(chǎn)生的、并且通過(guò)反映到匝數(shù)m的初級(jí)側(cè)的平均輸出電流所增加的、流經(jīng)變壓器Trf的繞組Lp的磁化電流)增加到在時(shí)刻αT所到達(dá)的最大值。然后開關(guān)T1斷開，還將開關(guān)T2保持?jǐn)嚅_。此時(shí)電流Ip足夠大到導(dǎo)致開關(guān)T2的端子之間的電壓自然地下降，從而確保開關(guān)T2閉合的時(shí)候軟切換處于零電壓。然后在停滯時(shí)間tm2之后將開關(guān)T2閉合。隨后漏電感Lf開始與電容器Cr1諧振。然后諧振電流ID1流過(guò)二極管D1。然后通過(guò)初級(jí)繞組的電流Ip以與電流ID1相反的相位根據(jù)正弦開始其衰減。通過(guò)反映到初級(jí)側(cè)的感性電路的電流來(lái)加強(qiáng)這種衰減。在開關(guān)T2斷開處，電流Ip足夠高到使得開關(guān)T1的端子處的電壓下降，因此確保軟切換處于零電壓處。為了再次開始新的操作周期將開關(guān)T1閉合。
在開關(guān)T2的傳導(dǎo)階段期間，對(duì)開關(guān)T3進(jìn)行控制，從而延遲在電感Lr中電流的出現(xiàn)，因此產(chǎn)生小于Vs1的電壓Vs2。在αT之后的時(shí)間t2將晶體管T3閉合。將正電壓施加到電感的端子上，因此通過(guò)增加試圖對(duì)負(fù)載電容器Cs2充電的電流ILr來(lái)將其橫切(traverse)。當(dāng)Ls兩端的電壓翻轉(zhuǎn)時(shí)，也就是當(dāng)在初級(jí)側(cè)處開關(guān)T1閉合并且開關(guān)T2斷開的時(shí)候，將電流中的這種增加中斷。由于電感Lr經(jīng)歷非常大的負(fù)電壓，所以電流ILr非常迅速地下降。然后當(dāng)電流ILr已經(jīng)變?yōu)榱銜r(shí)開關(guān)T3斷開。因此在電容器Cs2兩端獲得了穩(wěn)壓的電壓Vs2。
因?yàn)殚_關(guān)T3在零電流處都是閉合和斷開的，所以開關(guān)T3經(jīng)歷非常弱的應(yīng)力，因此后穩(wěn)壓是非常容易實(shí)現(xiàn)的。輸出Vs2的穩(wěn)壓與主轉(zhuǎn)換器同步。
在圖3中提出了第二實(shí)施方式。其涉及一種在開關(guān)的切換期間能夠以零電流模式或者以中斷的次級(jí)電流模式進(jìn)行操作的轉(zhuǎn)換器。
圖3的轉(zhuǎn)換器的電路圖與圖1的電路圖的不同既在于諧振元件的位置也可能在于其操作模式。在圖1的電路中，反映到次級(jí)側(cè)的變壓器Trf的漏電感Lf與低值的電容器Cr1諧振。在圖3的電路中，漏電感Lf與在轉(zhuǎn)換器的初級(jí)側(cè)處的電容器Cdp的位置所放置的電容器Cr諧振。漏電感Lf與反映到次級(jí)側(cè)的電容器Cr諧振。去除電容器Cr1和Cdp，并且在次級(jí)側(cè)不再有任何諧振電容器，平滑電感L1不再相關(guān)。圖3的其余部分與圖1相同。
能夠以與圖1相同的方式來(lái)操作該轉(zhuǎn)換器，也就是說(shuō)通過(guò)切換開關(guān)T1和T2，電流Ip自然地產(chǎn)生主電壓的轉(zhuǎn)變。但是，根據(jù)有利的操作模式，當(dāng)電流ID1不為零時(shí)開關(guān)T2斷開，這幫助在tm2處改善軟切換而不管輸出功率如何。在這種模式中，因此采取了措施來(lái)中斷電路產(chǎn)生VS1。此外，用于產(chǎn)生附加穩(wěn)壓電壓的后穩(wěn)壓裝置以與圖1的安排相同的方式進(jìn)行操作。
由圖4A到4H示出了根據(jù)上述優(yōu)選實(shí)施方式的圖3的轉(zhuǎn)換器的操作方式。
圖4A和4B，與圖2A和2B相同，示出了用于開關(guān)T1和T2的控制信號(hào)Drv1和Drv2的形狀。圖4C，與圖2C相同，示出了次級(jí)繞組Ls兩端電壓VLS的變化。圖4D示出了穿過(guò)二極管D1的電流ID1。圖4E示出了用于開關(guān)T3的控制信號(hào)Drv3。圖4F示出了穿過(guò)電感Lr的電流ILr。圖4G示出了穿過(guò)次級(jí)繞組Ls的電流Is，而圖4H示出了穿過(guò)初級(jí)繞組Lp的電流Ip。
該轉(zhuǎn)換器總體上以與圖1的轉(zhuǎn)換器相同的方式進(jìn)行操作，除了當(dāng)電流ID1不為零時(shí)開關(guān)T2是斷開的。
從后穩(wěn)壓的角度來(lái)說(shuō)，該轉(zhuǎn)換器具有與圖1的轉(zhuǎn)換器相同的優(yōu)點(diǎn)。
另一種操作模式包括不使用Lf將電感電路(Lr、D2、T3)連接到諧振電路，而是當(dāng)Vs2相對(duì)于Vs1非常低的時(shí)候連接到次級(jí)繞組Ls的一部分，或者連接到特定的隔離的次級(jí)繞組。
權(quán)利要求
1.一種帶有軟切換的直流電壓轉(zhuǎn)換器，包括具有初級(jí)繞組(Lp)和次級(jí)繞組(Ls)的變壓器(Trf)，該轉(zhuǎn)換器的初級(jí)側(cè)是帶有半橋結(jié)構(gòu)的類型并且能夠通過(guò)兩個(gè)開關(guān)(T1、T2)連接到輸入電壓源(SV)，該轉(zhuǎn)換器的次級(jí)側(cè)是準(zhǔn)諧振半波類型并且至少能夠?qū)⒁粋€(gè)第一直流電壓(Vs1)提供給第一負(fù)載和將一個(gè)第二直流電壓(Vs2)提供給第二負(fù)載，所述第二直流電壓(Vs2)小于所述第一直流電壓(Vs1)，第一控制裝置(PWM1)用于通過(guò)作為所述第一直流輸出(Vs1)的函數(shù)的脈寬調(diào)制而在固定頻率處交替地控制兩個(gè)開關(guān)(T1、T2)，其特征在于，該轉(zhuǎn)換器包括諧振電路(Lf、Cr1、D1；Lf、Cr、D1)，用于在次級(jí)繞組(Ls)中產(chǎn)生半波諧振電流，并且對(duì)連接到所述第一負(fù)載的端子的第一電容器(Cs1)進(jìn)行充電從而產(chǎn)生所述第一直流電壓(Vs1)，并且其特征在于，該轉(zhuǎn)換器還包括在所述次級(jí)繞組和連接到所述第二負(fù)載的端子的第二電容器(Cs2)之間所連接的電感性電路(D2、Lr、T3)，該電感性電路能夠產(chǎn)生電流以在諧振電流的半波的一部分流到次級(jí)繞組(Ls)中期間對(duì)所述第二電容器進(jìn)行充電，并且產(chǎn)生所述第二直流電壓(Vs2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述電感性電路包括與第一電感(Lr)和第三開關(guān)(T3)串聯(lián)的第一整流二極管(D2)，所述第三開關(guān)(T3)在諧振電流的半波的一部分流到次級(jí)繞組(Ls)中期間閉合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，將第二控制裝置(PWM2)進(jìn)行設(shè)計(jì)以通過(guò)作為所述第二直流輸出(Vs2)的函數(shù)的脈寬調(diào)制來(lái)控制第三開關(guān)(T3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3之一所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述諧振電路包括與第二電感(Lf)和諧振電容器(Cr1)串聯(lián)排列的第二整流二極管(D1)，這些組件連接在變壓器的次級(jí)繞組的端子之間，并且其特征在于，所述第一電容器(Cs1)通過(guò)平滑電感(L1)連接到所述諧振電容器(Cr1)的端子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二電感(Lf)是反映到次級(jí)側(cè)的變壓器的漏電感。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二電感(Lf)是由反映到次級(jí)側(cè)的變壓器的漏電感以及在次級(jí)繞組和所述第二負(fù)載之間排列的附加電感形成的串級(jí)電感。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到3之一所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述諧振電路包括第二整流二極管(D1)，該第二整流二極管與在所述次級(jí)繞組(Ls)和第一電容器(Cs1)之間的第二電感(Lf)串聯(lián)排列，并且電容器(Cr)與所述初級(jí)繞組(Lp)串聯(lián)排列，其反映到次級(jí)側(cè)，試圖與所述第二電感(Lf)形成諧振。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二電感(Lf)是反映到次級(jí)側(cè)的變壓器的漏電感。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二電感(Lf)是由反映到次級(jí)側(cè)的變壓器的漏電感以及在次級(jí)繞組和所述第一負(fù)載之間排列的附加電感形成的串級(jí)電感。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有軟切換的直流電壓轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器在初級(jí)側(cè)是帶有半橋結(jié)構(gòu)的類型，該轉(zhuǎn)換器在次級(jí)側(cè)是準(zhǔn)諧振半波類型。所述轉(zhuǎn)換器包括單個(gè)變壓器，并且能夠在輸出處產(chǎn)生多個(gè)穩(wěn)壓電壓。其還包括諧振電路(Lf、Cr1、D1；Lf、Cr、D1)，用于在次級(jí)繞組(Ls)中產(chǎn)生半波諧振電流，并且對(duì)第一負(fù)載電容器(Cs1)進(jìn)行充電從而產(chǎn)生所述第一直流電壓(Vs1)。其還包括在所述次級(jí)繞組和第二負(fù)載電容器(Cs2)之間所連接的電感性電路(D2、Lr、T3)，該電感性電路能夠產(chǎn)生電流以在諧振電流的半波的一部分流到次級(jí)繞組中期間對(duì)所述第二負(fù)載電容器進(jìn)行充電，并且因此產(chǎn)生第二直流電壓(Vs2)。
文檔編號(hào)H02M3/04GK1848637SQ20061007402
公開日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2006年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月4日
發(fā)明者菲利普·馬錢德, 迪迪爾·普洛奎因, 杰勒德·莫里佐特 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司