專利名稱：一種用于同步整流的可變緩沖網絡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及開關電源中的一種緩沖網絡，具體的說，是一種用于輸出電流 斷續(xù)模式的同步整流型中間母線變流器熱插拔過程中抑制同步整流管較高電壓 尖峰的可變緩沖網絡。
背景技術：
隨著開關電源的快速發(fā)展，對功率密度和電源效率提出高要求的同時，也 給電源系統(tǒng)的靈活性、適應性提出了更高的要求，這也對電源廠商帶來了前所
未有的挑戰(zhàn)。目前中間母線架構(Intermediate Bus Architecture, IBA)，吸引了
全球電源制造商越來越多的注意，因為此種架構具有高的適應性和可擴展性， 并且此種架構能夠進一步的提高電源的效率，優(yōu)化電源的標準。輸入為48V的 中間母線變流器(Intermediate Bus Converter, IBC)是此種框架下高端電源的一 種，它屬于低壓大電流輸出型電源，廣泛用于通訊及計算機領域。中間母線變 流器的特點是占空比接近l，同時輸出電壓不控，是一種轉換效率非常高的直流 -直流變流器。
為了獲得該兼有高效率和高性能的中間母線變流器，工業(yè)領域在設計中間 母線變流器時廣泛采用了同步整流技術。傳統(tǒng)的同步整流的緩沖網絡主要是采 用如圖1所示的RC緩沖網絡，或者是如圖2帶有二極管的RC緩沖網絡，或者 是如圖3所示的RCD緩沖網絡。這幾種緩沖網絡簡單可靠，便于實現(xiàn)。但是這 幾種緩沖網絡有其致命的缺點，就是它們的靈活性低，在一定的負載下緩沖網 絡損耗是一定的，不能夠隨著電路運行狀態(tài)的變化而自動調節(jié)。特別是在輸出 電流斷續(xù)模式下的中間母線變流器在熱插拔過程中的幾十到上百毫秒內，由于 此時中間母線變流器的輸出電壓將大于后端直流母線電壓，因而輸出電容上多 余的能量將反灌入中間母線變流器電路，造成非常高的同步整流管反向電壓尖 峰，為了保證同步整流管不被擊穿，必須設計在很大程度上能夠吸收電壓尖峰 能量的緩沖網絡，而該在動態(tài)情況下能夠穩(wěn)定工作的緩沖網絡卻在電路進入穩(wěn) 態(tài)時有著過多的富裕，以至于穩(wěn)態(tài)工作過程中緩沖網絡損耗過大，對整機效率 提高不利。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于同步整流的可變緩沖網絡。
本發(fā)明的用于同步整流的可變緩沖網絡，它由若干個串聯(lián)可變緩沖網絡單元串聯(lián)連接組成，或由若干個并聯(lián)可變緩沖網絡單元并聯(lián)連接組成，或由若干 個串聯(lián)可變緩沖網絡單元和若干個并聯(lián)可變緩沖網絡單元串聯(lián)連接組成，或由 若干個串聯(lián)可變緩沖網絡單元和若干個并聯(lián)可變緩沖網絡單元并聯(lián)連接組成， 每個串聯(lián)可變緩沖網絡單元由 一個串聯(lián)可變緩沖電路模塊和一個串聯(lián)模態(tài)開關
并聯(lián)組成；每個并聯(lián)可變緩沖網絡單元由一個并聯(lián)可變緩沖電路模塊和一個并 聯(lián)模態(tài)開關串聯(lián)組成，上述n為l、 2、…、正整數(shù)。
本發(fā)明中，所說的串聯(lián)可變緩沖電路模塊和并聯(lián)可變緩沖電路模塊分別是 由第二電阻器串聯(lián)可變開關管后再與第一電阻器并聯(lián)構成的電路；或是由第二 電阻器并聯(lián)可變開關管后再與第一電阻器串聯(lián)構成的電路；或是由第二電容器 串聯(lián)可變開關管后再與第一電容器并聯(lián)構成的電路；或是由第二電容器并聯(lián)可 變開關管后再與第一電容器串聯(lián)構成的電路；或是由第二電容器、第二電阻器 與可變開關管相互串聯(lián)組成的電路再與第一電容器和第一電阻器組成的串聯(lián)電 路相并聯(lián)構成；或是由第二電容器與第二電阻器的串聯(lián)電路并聯(lián)可變開關管后 再與第一 電容器和第一 電阻器組成的串聯(lián)電路相串聯(lián)構成。
上述的可變開關管可以是三極管、金屬氧化物半導體場效應晶體管、晶閘 管、門極可關斷晶閘管、絕緣柵雙極性晶體管、繼電器觸點開關或機械閘刀開 關。
本發(fā)明中，所說的串聯(lián)模態(tài)開關可以是三極管、金屬氧化物半導體場效應 晶體管、晶閘管、門極可關斷晶閘管、絕緣柵雙極性晶體管、繼電器觸點開關 或機械閘刀開關。
本發(fā)明中，所說的并聯(lián)模態(tài)開關可以是三極管、金屬氧化物半導體場效應 晶體管、晶閘管、門極可關斷晶閘管、絕緣柵雙極性晶體管、繼電器觸點開關 或機械閘刀開關。
本發(fā)明的可變緩沖網絡根據(jù)同步整流電路運行的不同模態(tài)，通過實時調節(jié) 緩沖網絡的結構，使得電路在整個模態(tài)都能夠高效率運行。此種緩沖網絡有利 于低導通電阻同步整流管的選取，從而進一步提高開關電源的效率和功率密度。
圖1是已有的RC緩沖網絡；
圖2是己有的帶有二極管的RC緩沖網絡；
圖3是已有的RCD鉗位緩沖網絡；
圖4是本發(fā)明用于同步整流的可變緩沖網絡一種構成示意圖； 圖5是本發(fā)明用于同步整流的可變緩沖網絡另一種構成示意圖； 圖6是本發(fā)明用于同步整流的可變緩沖網絡第三種構成示意圖； 圖7是本發(fā)明用于同步整流的可變緩沖網絡第四種構成示意圖； 圖8是串聯(lián)可變緩沖電路模塊或并聯(lián)可變緩沖電路模塊第一種實現(xiàn)方式； 圖9是串聯(lián)可變緩沖電路模塊或并聯(lián)可變緩沖電路模塊第二種實現(xiàn)方式； 圖10是串聯(lián)可變緩沖電路模塊或并聯(lián)可變緩沖電路模塊第三種實現(xiàn)方式； 圖11是串聯(lián)可變緩沖電路模塊或并聯(lián)可變緩沖電路模塊第四種實現(xiàn)方式； 圖12是串聯(lián)可變緩沖電路模塊或并聯(lián)可變緩沖電路模塊第五種實現(xiàn)方式； 圖13是串聯(lián)可變緩沖電路模塊或并聯(lián)可變緩沖電路模塊第六種實現(xiàn)方式； 圖14是用于同步整流的可變緩沖網絡一種具體電路示意圖。
具體實施例方式
以下附圖進一步說明本發(fā)明。
本發(fā)明的用于同步整流的可變緩沖網絡由若干個串聯(lián)可變緩沖網絡單元 111串聯(lián)連接組成(如圖4)，或由若干個并聯(lián)可變緩沖網絡單元121并聯(lián)連接 組成(如圖5)，或由若干個串聯(lián)可變緩沖網絡單元111和若干個并聯(lián)可變緩沖 網絡單元121串聯(lián)連接組成(如圖6)，或由若干個串聯(lián)可變緩沖網絡單元111 和若干個并聯(lián)可變緩沖網絡單元121并聯(lián)連接組成(如圖7)，每個串聯(lián)可變緩 沖網絡單元111由 一個串聯(lián)可變緩沖電路模塊ZSn和 一個串聯(lián)模態(tài)開關MSn并聯(lián) 組成；每個并聯(lián)可變緩沖網絡單元121由一個并聯(lián)可變緩沖電路模塊Zpn和一個 并聯(lián)模態(tài)開關Mpn串聯(lián)組成，上述n為l、 2、…、正整數(shù)。圖4-圖7中的D端 連接同步整流管漏極，S端連接同步整流管源極。
上述的串聯(lián)可變緩沖電路模塊Zsn和并聯(lián)可變緩沖電路模塊Zpn分別可以有 以下六種實現(xiàn)方式。
第一種方式(如圖8所示)由第二電阻器R2串聯(lián)可變開關管Se后再與第 一電阻器&并聯(lián)構成的電路；
第二種方式(如圖9所示)由第二電阻器R2并聯(lián)可變開關管SE后再與第
一電阻器Ri串聯(lián)構成的電路；
第三中方式(如圖10所示)由第二電容器C2串聯(lián)可變幵關管Se后再與第 一電容器Q并聯(lián)構成的電路；
第四種方式(如圖ll所示)由第二電容器C2并聯(lián)可變開關管SE后再與第 一電容器C,串聯(lián)構成的電路；
第五中方式(如圖12所示)由第二電容器C2、第二電阻器R2與可變開關 管SE相互串聯(lián)組成的電路再與第一電容器d和第一電阻器R,組成的串聯(lián)電路
相并聯(lián)構成；
第六種方式(如圖13所示)由第二電容器C2與第二電阻器R2的串聯(lián)電路
并聯(lián)可變開關管SE后再與第一 電容器Ci和第一 電阻器R,組成的串聯(lián)電路相串 聯(lián)構成。
其中所述的開關Se可以是三板管、金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET)、晶閘管(SCR)、門極可關斷晶閘管(GTO)、絕緣柵雙極性晶體 管(IGBT)、繼電器觸點開關或機械閘刀開關。
用于同步整流的可變緩沖網絡中的串聯(lián)模態(tài)開關Msn和并聯(lián)模態(tài)開關MPn 均可以采用三極管、金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)、晶閘管(SCR)、 門極可關斷晶閘管(GTO)、絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)、繼電器觸點開關或 機械閘刀開關。
以下以圖14電路為例，說明同步整流可變緩沖網絡的工作原理 圖14所示的可變緩沖網絡是由一個串聯(lián)可變緩沖網絡單元111和一個并聯(lián) 可變緩沖網絡單元121串聯(lián)連接組成，這里，串聯(lián)可變緩沖網絡單元111中的 串聯(lián)可變緩沖電路模塊Zsn采用第一種實現(xiàn)方式，其中可變開關SE為打開狀態(tài)； 同時并聯(lián)可變緩沖網絡單元121中的并聯(lián)可變緩沖電路模塊Zpn采用第三種實現(xiàn) 方式；并且可變開關管SE采用型號N-MOSFET。
在同步整流電路運行在輸出電流斷續(xù)模式熱插拔時，控制可變開關管Se的
柵極驅動為高電平，此時開關管SE導通，電容CE有效并聯(lián)在電容Cs兩端，增
加緩沖網絡RC常數(shù)，從而能夠更好的抑制同步整流電路中同步整流管電壓尖 峰。
在同步整流電路處于穩(wěn)定運行狀態(tài)時，控制可變開關管SE的柵極驅動為低
電平，此時開關管SE關斷，電容CE斷開，恢復穩(wěn)態(tài)RC時間常數(shù)，從而減小穩(wěn) 態(tài)緩沖網絡的損耗，進而提高效率。
權利要求
1.一種用于同步整流的可變緩沖網絡，其特征在于它由若干個串聯(lián)可變緩沖網絡單元(111)串聯(lián)連接組成，或由若干個并聯(lián)可變緩沖網絡單元(121)并聯(lián)連接組成，或由若干個串聯(lián)可變緩沖網絡單元(111)和若干個并聯(lián)可變緩沖網絡單元(121)串聯(lián)連接組成，或由若干個串聯(lián)可變緩沖網絡單元(111)和若干個并聯(lián)可變緩沖網絡單元(121)并聯(lián)連接組成，每個串聯(lián)可變緩沖網絡單元(111)由一個串聯(lián)可變緩沖電路模塊(ZSn)和一個串聯(lián)模態(tài)開關(MSn)并聯(lián)組成；每個并聯(lián)可變緩沖網絡單元(121)由一個并聯(lián)可變緩沖電路模塊(ZPn)和一個并聯(lián)模態(tài)開關(MPn)串聯(lián)組成，上述n為1、2、…、正整數(shù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的用于同步整流的可變緩沖網絡，其特征在于所 說的串聯(lián)可變緩沖電路模塊(ZSn)和并聯(lián)可變緩沖電路模塊(ZPn)分別是由第 二電阻器(R2)串聯(lián)可變開關管(SE)后再與第一電阻器(Rl)并聯(lián)構成的電 路；或是由第二電阻器(R2)并聯(lián)可變開關管(SE)后再與第一電阻器(R》 串聯(lián)構成的電路；或是由第二電容器(C2)串聯(lián)可變開關管(SE)后再與第一 電容器(Q)并聯(lián)構成的電路；或是由第二電容器(C2)并聯(lián)可變開關管(SE) 后再與第一電容器(d)串聯(lián)構成的電路；或是由第二電容器(C2)、第二電阻 器(R2)與可變開關管(SE)相互串聯(lián)組成的電路再與第一電容器(d)和第 一電阻器(R。組成的串聯(lián)電路相并聯(lián)構成；或是由第二電容器(C2)與第二 電阻器(R2)的串聯(lián)電路并聯(lián)可變開關管(SE)后再與第一電容器(d)和第 一電阻器(R》組成的串聯(lián)電路相串聯(lián)構成。
3. 根據(jù)權利要求2所述的用于同步整流的可變緩沖網絡，其特征在于所 說的可變開關管(SE)是三極管、金屬氧化物半導體場效應晶體管、晶閘管、 門極可關斷晶閘管、絕緣柵雙極性晶體管、繼電器觸點開關或機械閘刀開關。
4. 根據(jù)權利要求1所述的用于同步整流的可變緩沖網絡，其特征在于所說的串聯(lián)模態(tài)開關(MSn)是三極管、金屬氧化物半導體場效應晶體管、晶閘管、 門極可關斷晶閘管、絕緣柵雙極性晶體管、繼電器觸點開關或機械閘刀開關。
5. 根據(jù)權利要求1所述的用于同步整流的可變緩沖網絡，其特征在于所 說的并聯(lián)模態(tài)開關(MPn)是三極管、金屬氧化物半導體場效應晶體管、晶閘管、 門極可關斷晶閘管、絕緣柵雙極性晶體管、繼電器觸點開關或機械閘刀開關。
全文摘要
本發(fā)明公開的用于同步整流的可變緩沖網絡，它由若干個串聯(lián)可變緩沖網絡單元串聯(lián)連接組成，或由若干個并聯(lián)可變緩沖網絡單元并聯(lián)連接組成，或由若干個串聯(lián)可變緩沖網絡單元和若干個并聯(lián)可變緩沖網絡單元串聯(lián)連接或并聯(lián)連接組成，每個串聯(lián)可變緩沖網絡單元由一個串聯(lián)可變緩沖電路模塊和一個串聯(lián)模態(tài)開關并聯(lián)組成；每個并聯(lián)可變緩沖網絡單元由一個并聯(lián)可變緩沖電路模塊和一個并聯(lián)模態(tài)開關串聯(lián)組成。本發(fā)明的可變緩沖網絡根據(jù)同步整流電路運行的不同模態(tài)，通過實時調節(jié)緩沖網絡的結構，使得電路在整個模態(tài)都能夠高效率運行。此種緩沖網絡有利于低導通電阻同步整流管的選取，從而進一步提高開關電源的效率和功率密度。
文檔編號H02M1/34GK101355295SQ200810120978
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月9日 優(yōu)先權日2008年9月9日
發(fā)明者呂征宇, 偉 張, 威 陳 申請人:浙江大學