專利名稱:具有耦合電感的諧振電路及其動(dòng)態(tài)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及功率變換電路,特別是涉及一種具有耦合電感的諧振電路及其動(dòng)態(tài)控制方法。
背景技術(shù):
諧振電路是一種高效率的功率變換電路,通過諧振來達(dá)到高效率的功率變換的目的。這里所說的諧振電路,包括并聯(lián)諧振電路、串聯(lián)諧振電路、LLC諧振電路等所有通過開關(guān)頻率來控制輸出電壓的電路,艮P:
PW-F(AC!,C2…,A,丄2,…)
其中,Vout是輸出電壓,fs是開關(guān)頻率,Cl、 C2…是參與諧振過程的電容,Ll、 L2…是參與諧振過程的電感。這個(gè)關(guān)系式中默認(rèn)的條件是,輸入電壓Vin保持不變。
圖1是一個(gè)典型的諧振電路。其中L2可以是單獨(dú)的電感,也可以是Tl的寄生電感;Lr可以是單獨(dú)的電感,也可以是T1的寄生電感。
其典型工作過程是通過Cr和Lr的諧振過程,來輸出傳遞能量;其中L2也可以參與諧振過程。
在現(xiàn)有的拓?fù)渲?,如果輸出的?fù)載從有比較大的變化,或者輸出的電壓從一定輸出電壓跳變到另一輸出電壓,或者輸出短路瞬間,由于固有的諧振過程,在Cr上會(huì)產(chǎn)生較高的諧振電壓,同時(shí)Lr上會(huì)有較大的諧振電
流o
這個(gè)諧振過程會(huì)產(chǎn)生較高的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力,有可能會(huì)對(duì)電路的可靠性產(chǎn)生危害。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種具有耦合電感的諧振電路及其動(dòng)態(tài)控制方法,對(duì)諧振時(shí)的過壓進(jìn)行箝位來降低諧振的峰值,提高電路工作可靠性。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種具有耦合電感的諧振電路,包括諧振電感以及與所述諧振電感相耦合而形成變壓器的耦合繞組,所述耦合繞組通過整流電路連接到箝位電壓源。
所述箝位電壓源為所述諧振電路的電壓輸入端或所述諧振電路的電壓輸出端或獨(dú)立電源。
所述耦合繞組為單一繞組,且所述整流電路為全橋整流電路。所述耦合繞組為具有中心抽頭的繞組,且所述整流電路為全波整流電路。
所述諧振電路為不對(duì)稱半橋諧振電路、對(duì)稱半橋諧振電路、全橋諧振電路或三電平諧振電路。
一種諧振電路的動(dòng)態(tài)控制方法,所述諧振電路包括諧振電感,所述方法包括將耦合繞組與所述諧振電感相耦合而形成變壓器,并通過整流電路連接到箝位電壓源;通過所述耦合繞組對(duì)諧振過程中所述諧振電感上的過壓進(jìn)行箝位。
所述箝位電壓源為所述諧振電路的電壓輸入端或,述諧振電路的電壓輸出端或獨(dú)立電源。 '
所述耦合繞組為單一繞組,且所述整流電路為全橋整流電路。所述耦合繞組為具有中心抽頭的繞組,且所述整流電路為全波整流電路。
所述諧振電路為不對(duì)稱半橋諧振電路、對(duì)稱半橋諧振電路、全橋諧振電路或三電平諧振電路。
本發(fā)明有益的技術(shù)效果是
根據(jù)本發(fā)明,通過增設(shè)耦合繞組,將其與諧振電感相耦合而形成變壓器,同時(shí)該耦合繞組通過整流電路連接到箝位電壓源,這樣,利用接有箝位電壓源的耦合繞組,通過變壓器原副邊繞組的互感作用,可對(duì)諧振過程中諧振電感上的過壓進(jìn)行箝位,藉此降低諧振的峰值,避免出現(xiàn)較高的諧振電壓而導(dǎo)致較高的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力,從而有效地保護(hù)了電路,提高了電路工作的可靠性。
圖1為一個(gè)典型的諧振電路原理圖;圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的不對(duì)稱半橋諧振電路原理圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的對(duì)稱半橋諧振電路原理圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例的全橋諧振電路原理圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例的三電平諧振電路原理圖6為本發(fā)明另一種實(shí)施例的不對(duì)稱半橋諧振電路原理圖7為本發(fā)明又一種實(shí)施例的不對(duì)稱半橋諧振電路原理本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式
如圖2所示, 一種實(shí)施例的不對(duì)稱半橋諧振電路包括諧振電容Cr、諧振電感Lr以及與諧振電感Lr相耦合的耦合繞組Lr'。耦合繞組Lr'通過整流電路Bl連接到箝位電壓源,并與諧振電感Lr共同構(gòu)成變壓器的原副邊繞組。優(yōu)選地,整流電路Bl接諧振電路的輸入電壓Vcc,即箝位電壓源為諧振電路的電壓輸入端。優(yōu)選地,耦合繞組為單一繞組,且整流電路B1為全橋整流電路。工作時(shí),由于耦合繞組Lr'接輸入電壓Vcc且與諧振電感Lr形成變壓器原副邊互感作用,從而對(duì)諧振過程中諧振電容Lr上的電壓進(jìn)行了箝位,限制了諧振電感Lr上的過電壓,降低了諧振峰值,避免出現(xiàn)較高的諧振電壓而導(dǎo)致較高的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力,提高了電路工作的可靠性。
請(qǐng)參考圖3,該實(shí)施例與圖2所示實(shí)施例的區(qū)別僅在于諧振電路為對(duì)稱半橋諧振電路。
請(qǐng)參考圖4,該實(shí)施例與圖2所示實(shí)施例的區(qū)別僅在于諧振電路為全橋諧振電路。
請(qǐng)參考圖5,該實(shí)施例與圖2所示實(shí)施例的區(qū)別僅在于諧振電路為三電平諧振電路。
如圖6所示,根據(jù)另一種實(shí)施例的不對(duì)稱半橋諧振電路,與圖2所示實(shí)施例的區(qū)別在于,其中耦合繞組通過整流電路B1連接到諧振電路的電壓輸出端,即在該實(shí)施例中,將諧振電路的電壓輸出端作為箝位電壓源,利用輸出電壓Vo對(duì)諧振電容Lr上的電壓進(jìn)行箝位。
如圖7所示,根據(jù)又一種實(shí)施例的不對(duì)稱半橋諧振電路,與圖6所示實(shí)施例的區(qū)別在于,其中耦合繞組為具有中心抽頭的繞組,且整流電路B1為全波整流電路。類似的,圖3-5所示的實(shí)施例均可變形為利用輸出電壓進(jìn)行諧振電容上的電壓箝位的實(shí)施例,同樣,也可以替換為具有中心抽頭的耦合繞組和相應(yīng)的全波整流電路。-
以上實(shí)施例利用耦合繞組實(shí)現(xiàn)諧振電容Lr上的電壓箝位的原理是一致的;且在不同的實(shí)施例中,耦合繞組的匝數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要來調(diào)整,從而調(diào)整箝位的性能。
此外,除了可將諧振電路的電壓輸入端或電壓輸出端作為箝位電壓源,還可以另設(shè)獨(dú)立電源作為箝位電壓源。
在另一方面,本發(fā)明還提出一種諧振電路的動(dòng)態(tài)控制方法,該方法包括將耦合繞組與所述諧振電感相耦合而形成變壓器,并通過整流電路連接到箝位電壓源;通過所述耦合繞組對(duì)諧振過程中所述諧振電感上的過壓進(jìn)行箝位。
所述箝位電壓源可以是所述諧振電路的電壓輸入端或電壓輸出端或獨(dú)立電源。
所述耦合繞組可以為單一繞組,且所述整流電路為全橋整流電路。所述耦合繞組也可以為具有中心抽頭的繞組,且所述整流電路為全波整流電路。
本發(fā)明控制方法的多種實(shí)施例可參考前述諧振電路實(shí)施例的內(nèi)容來具體實(shí)施,例如,該方法既可以在對(duì)稱或不對(duì)稱半橋電路上實(shí)現(xiàn),也可以在全橋電路、各種三電平電路及其變形電路上實(shí)現(xiàn),此處不再贅述。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明,不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換,都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有耦合電感的諧振電路,包括諧振電感,其特征在于,還包括與所述諧振電感相耦合而形成變壓器的耦合繞組,所述耦合繞組通過整流電路連接到箝位電壓源。
2. 如權(quán)利要求l所述的諧振電路,其特征在于,所述箝位電壓源為所述諧振電路的電壓輸入端或所述諧振電路的電壓輸出端或獨(dú)立電源。
3. 如權(quán)利要求1所述的諧振電路,其特征在于,所述耦合繞組為單一繞組,且所述整流電路為全橋整流電路。
4. 如權(quán)利要求l所述的諧振電路,其特征在于,所述耦合繞組為具有中心抽頭的繞組,且所述整流電路為全波整流電路。
5. 如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的諧振電路,其特征在于,所述諧振電路為不對(duì)稱半橋諧振電路、對(duì)稱半橋諧振電路、全橋諧振電路或三電平諧振電路。
6. —種諧振電路的動(dòng)態(tài)控制方法,所述諧振電路包括諧振電感,其特征在于,所述方法包括將耦合繞組與所述諧振電感相耦合而形成變壓器,并通過整流電路連接到箝位電壓源;通過所述耦合繞組對(duì)諧振過程中所述諧振電感上的過壓進(jìn)行箝位。
7. 如權(quán)利要求6所述的諧振電路的動(dòng)態(tài)控制方法,其特征在于,所述箝位電壓源為所述諧振電路的電壓輸入端或所述諧振電路的電壓輸出端或獨(dú)立電源。
8. 如權(quán)利要求6所述的諧振電路的動(dòng)態(tài)控制方法,其特征在于,所述耦合繞組為單一繞組,且所述整流電路為全橋整流電路。
9. 如權(quán)利要求6所述的諧振電路的動(dòng)態(tài)控制方法,其特征在于,所述耦合繞組為具有中心抽頭的繞組,且所述整流電路為全波整流電路。
10. 如權(quán)利要求6至9任一項(xiàng)所述的諧振電路的動(dòng)態(tài)控制方法,其特征在于,所述諧振電路為不對(duì)稱半橋諧振電路、對(duì)稱半橋諧振電路、全橋諧振電路或三電平諧振電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有耦合電感的一種諧振電路,包括諧振電感,及與所述諧振電感相耦合而形成變壓器的耦合繞組,所述耦合繞組通過整流電路連接到箝位電壓源。還公開了一種諧振電路的動(dòng)態(tài)控制方法,所述諧振電路包括諧振電感,所述方法包括將耦合繞組與所述諧振電感相耦合而形成變壓器,并通過整流電路連接到箝位電壓源;通過所述耦合繞組對(duì)諧振過程中所述諧振電感上的過壓進(jìn)行箝位。通過耦合電感對(duì)諧振電感上的過壓進(jìn)行箝位,本發(fā)明可降低諧振的峰值,提高電路工作可靠性。
文檔編號(hào)H03H11/02GK101674065SQ20091019057
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者余時(shí)強(qiáng), 強(qiáng) 張, 朱春暉, 紀(jì)圣儒, 彪 雷 申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司