專利名稱：電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種電力轉(zhuǎn)換器，且特別關(guān)于 一種應(yīng)用電壓箝制技術(shù)的電力
轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
針對(duì)空間安排有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場(chǎng)合，必須有能力設(shè)計(jì)出更高功率密度 的電力轉(zhuǎn)換器，這是現(xiàn)今電力轉(zhuǎn)換工程師永無止境追求的技術(shù)目標(biāo)，為達(dá)到 此目標(biāo)，除了必須做到構(gòu)造的精筒外，電力轉(zhuǎn)換器必須要將電力轉(zhuǎn)換過程中 所產(chǎn)生的功率消耗減到最小。
在低至中等功率需求的電力轉(zhuǎn)換應(yīng)用中，單開關(guān)順向式轉(zhuǎn)換器
(single-switch forward converter)及單開關(guān)返馳式轉(zhuǎn)換器(single-switch flyback converter)的拓樸結(jié)構(gòu)被廣泛使用。其電路包括隔離變壓器、在變壓 器的初級(jí)側(cè)的開關(guān)、以及在變壓器的次級(jí)側(cè)的整流器(rectifier)和輸出濾波 器(output filter)。通過電力開關(guān)導(dǎo)通/斷開(on/off)的控制方式，輸入直流 電壓跨在變壓器的初級(jí)繞線的兩端，通過變壓器的耦合，在次級(jí)繞線轉(zhuǎn)換為 不同數(shù)值的交流電壓。再經(jīng)過整流、濾波之后，可以得到具有不同的電壓/電 流組合的直流輸出電源。
關(guān)于上述電力轉(zhuǎn)換中，有幾個(gè)主要議題，其中的一個(gè)關(guān)注問題是，在轉(zhuǎn) 換器的設(shè)計(jì)過程中必須考慮到變壓器中的磁化和漏磁的能量存儲(chǔ)。否則，這 些磁場(chǎng)能量存儲(chǔ)在變壓器中可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器的故障。
另 一 個(gè)值得關(guān)注的問題是，如何降低電磁干擾(electromagnetic interference, EMI)所衍生的問題。由于電力轉(zhuǎn)換器開關(guān)的切換產(chǎn)生電流的瞬 間變化，di/dt,而造成脈沖電流漣波，這是產(chǎn)生電磁干擾問題的原因之一， 若能有較低的脈沖電流漣波，還可以降低電流的均方根值。從而，減少傳導(dǎo) 損失(conduction loss),提高效率。因此，如何降低電力轉(zhuǎn)換器輸入電流漣 波，就成為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則之一。
為了實(shí)現(xiàn)以低電流漣波以及回收變壓器的激磁電感和漏磁的能量，在過
5去文獻(xiàn)中已有數(shù)種電力轉(zhuǎn)換器被提出，并成為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
Bruce Carsten于1987年高頻電力轉(zhuǎn)換刊物上(High Frequency Power Conversion , HFPC)第 139-152 頁發(fā)表的 "Design Tricks, Techniques and Tribulation at High Conversion Frequencies"論文，其中的圖1所示的是電力轉(zhuǎn) 換器電路，被作者歸類為低功率的應(yīng)用，同 一 電路則被另 一作者Philip C. Todd 發(fā)表于《"Snubber Circuits: Theory, Design and Application," Philip C Todd, TI seminar900. Topic 2, 1993》，則被描述為減震電路。近年來，針對(duì)此電路的輸 入電流漣波特性已經(jīng)被本申請(qǐng)的發(fā)明者探究而公開于《"Improved Forward Topologies for DC-DC Applications with Built-in Input Filter," Ph.D. dissertation, Virginia Polytechnic & State University, Blacksburg， Virginia,. U. S. A, 2006》。
然而，此電路僅使用單一電力開關(guān)，所選定的開關(guān)組件必須承受兩倍的 輸入電壓。在某些低輸入電壓的應(yīng)用中，雖然有滿足額定電壓值 (voltage-rating)半導(dǎo)體開關(guān)，但卻增加傳導(dǎo)損失，這是因?yàn)檩^高耐電壓的半 導(dǎo)體開關(guān)具有較高的RDSon。反之，在許多其它高輸入電壓的應(yīng)用場(chǎng)合中， 電壓應(yīng)力(voltage stress )可能過高，市場(chǎng)上沒有備便的半導(dǎo)體開關(guān)可以使用。
選用高耐壓組件所造成導(dǎo)通損耗的增加，或因?yàn)闆]有備便的高耐壓組件， 可以采用串if關(guān)連接(series-co皿ecting )兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的4支巧而獲得改善。 因?yàn)楦鱾€(gè)組件的電壓應(yīng)力減少，可以使用低電壓規(guī)格的半導(dǎo)體開關(guān)，其等效 的RDS(ON)于是減少。因減少傳導(dǎo)損失獲得轉(zhuǎn)換器效率的改善。此概念的實(shí) 現(xiàn)，如圖2所示，已被本發(fā)明專利申請(qǐng)的發(fā)明者于2007年6月18日提交于 美國(guó)第11/812,339號(hào)的專利申請(qǐng)中，將其做為參考文獻(xiàn)。串聯(lián)連接的各半導(dǎo) 體開關(guān)已經(jīng)被設(shè)計(jì)為確保操作于近似于額定輸入電壓。
為了進(jìn)一步減少輸入/輸出電流漣波，其中如圖3所示，采用漣波抵消機(jī) 制的裝置。這是本申請(qǐng)的發(fā)明者于1996年6月4日獲準(zhǔn)的美國(guó)第5523936號(hào) 專利。
其次，為減少半導(dǎo)體開關(guān)組件的電壓應(yīng)力，如圖4所示，為圖3電路的 電力轉(zhuǎn)換器的雙開關(guān)版本的電路。它同時(shí)被本申請(qǐng)的發(fā)明者于2007年6月 18日提交，作為美國(guó)第11/812,339號(hào)的專利申請(qǐng)中的一實(shí)施例。
然而，前述電力轉(zhuǎn)換器所使用的變壓器的重置電壓都等于輸入電壓，最 大的工作周期因而受限，必須小于50%。為得到電力轉(zhuǎn)換所需的輸出的電壓， 必須設(shè)計(jì)變壓器具有一較小的匝數(shù)比，導(dǎo)致更大的RMS輸入電流和更高的整流器的電壓應(yīng)力。傳導(dǎo)損失因而增加。
熟悉現(xiàn)有電力轉(zhuǎn)換技術(shù)的人員都了解，若能增加電力開關(guān)的工作周期， 可以增加電力轉(zhuǎn)換器的整體效率。
因此，可以通過回收》茲性組件能量，減少電流漣波，降4氐電壓應(yīng)力，高
于50%的工作周期等系統(tǒng)方法，來獲得最大的轉(zhuǎn)換器效率。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供逆變電路(inversion circuit),該電路減少輸 入電流漣波，從而減輕電磁干擾問題和改進(jìn)轉(zhuǎn)換器的效率。
本發(fā)明的另一目的是提供逆變電路，該電路使用箝位電容器(clamping capacitor)來的回收^f茲能，從而提高轉(zhuǎn)換器的效率。
本發(fā)明的再一目的是提供逆變電路，該電路使用低電壓電平的半導(dǎo)體開 關(guān)，從而提高轉(zhuǎn)換器的效率。
本發(fā)明的又一目的是提供逆變電路，該電路具有超過50%的工作周期， 從而提高轉(zhuǎn)換器的效率。
本發(fā)明提供一種電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器的電路，其將直流輸入電源的輸入 電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，該電路包括第一組串聯(lián)電路，其與直流輸入電源并 聯(lián)連接，并且其包括開關(guān)電路以及變壓器第一組初級(jí)繞線；第二組串聯(lián)電路， 其與直流輸入電源并聯(lián)連接，并且其包括電壓箝制電路以及變壓器第二組初 級(jí)繞線；電容器，其連接于與第一組串聯(lián)電路之間的第一節(jié)點(diǎn)，并且其連接 于與第二組串聯(lián)電路之間的第二節(jié)點(diǎn)，其中第一節(jié)點(diǎn)是位于變壓器第一組初 級(jí)繞線與開關(guān)電路之間，第二節(jié)點(diǎn)是位于電壓箝制電路與變壓器第二組初級(jí) 繞線之間；以及至少一個(gè)變壓器次級(jí)繞線，其磁耦合變壓器第一組初級(jí)繞線 和變壓器第二組初級(jí)繞線，并且提供交流電壓。
本發(fā)明另外提供一種電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器的電路，其將直流輸入電源的 輸入電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，該電路包括輸入電感，其嵌入于直流輸入電源 與第一組串聯(lián)電路和第二組串聯(lián)電路之間，其中第 一組串聯(lián)電路與第二組串 聯(lián)電路并聯(lián)連接，第一組串聯(lián)電路包括開關(guān)電路、變壓器第一組初級(jí)繞線和 變壓器第二組初級(jí)繞線，并且第二組串聯(lián)電路包括電壓箝制電路、變壓器第 三組初級(jí)繞線和變壓器第四組初級(jí)繞線；第一電容器，其連接至第一組串聯(lián) 電路內(nèi)部的第一節(jié)點(diǎn)，與第二組串聯(lián)電路內(nèi)部的第二節(jié)點(diǎn)，其中第一節(jié)點(diǎn)位于變壓器第一組初級(jí)繞線和開關(guān)電路之間，第二節(jié)點(diǎn)位于電壓箝制電路和變
壓器第四組初級(jí)繞線之間；第二電容器，其連接至第一組串聯(lián)電路內(nèi)部的第 三節(jié)點(diǎn)，與第二組串聯(lián)電路內(nèi)部的第四節(jié)點(diǎn)，其中第三節(jié)點(diǎn)位于開關(guān)電路和 變壓器第二組初級(jí)繞線之間，第四節(jié)點(diǎn)位于電壓箝制電路和變壓器第三組初 級(jí)繞線之間；以及至少一個(gè)變壓器，所述變壓器具有兩組或兩組以上的初級(jí) 繞線及至少一組次級(jí)繞線，各組繞線間相互磁耦合并且^^是供交流電壓。
因此，本發(fā)明介紹了變壓器重置方法的廣泛概念，通過至少兩個(gè)電容器 的電力轉(zhuǎn)換器電路來轉(zhuǎn)換能量，以重置變壓器。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中， 電力轉(zhuǎn)換器包括兩組串聯(lián)電路、電容器和變壓器。所述變壓器具有至少兩組 相同的初級(jí)繞線和至少一組次級(jí)繞線。所述兩組串聯(lián)電路均與直流輸入電源
(DC input source )的輸入電壓Vi并聯(lián)連接。第一組串^f關(guān)電路包含變壓器第 一組初級(jí)繞線和開關(guān)電路(switch network);而第二組串聯(lián)電路包括電壓箝制 電路和變壓器第二組初級(jí)繞線。所述開關(guān)電路包含至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)；所 述電壓箝制電路包含至少 一個(gè)主動(dòng)式或被動(dòng)式電壓箝制單元(voltage-clamp cell)。主動(dòng)式電壓箝制單元是由一個(gè)MOSFET與一個(gè)電容器以串聯(lián)連接
(MOSFET-電容器)所組成的，而被動(dòng)式電壓箝制單元是由二極管或電阻與
一個(gè)電容器以并聯(lián)連接而組成的。箝位電容器分別耦接第一組串聯(lián)電路的第 一節(jié)點(diǎn)和第二組串聯(lián)電路的第二節(jié)點(diǎn)，其中第一節(jié)點(diǎn)是開關(guān)電路和變壓器第
一組初級(jí)繞線之間的節(jié)點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)是電壓箝制電路和變壓器第二組初級(jí)繞
線之間的節(jié)點(diǎn)。由柵極驅(qū)動(dòng)電路提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以導(dǎo)通/斷開(on/off)開關(guān)電
路內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)。因此，交流電壓從變壓器的次級(jí)繞線生成。之后，被
整流及濾波(未示出)，電力轉(zhuǎn)換器的輸出端4是供了一個(gè)直流輸出電壓Vo至負(fù)載。
從上述電路的組成，可以知道變壓器重置電壓等于箝位電容器和電壓箝 制電路的跨壓的總和。由于極性相反(opposite polarity )，兩組變壓器初級(jí)繞 線的電壓相互抵消，箝位電容器的跨壓等于輸入電壓的電平。因?yàn)榇嬖陔妷?箝制電路的跨壓的差值，重置電壓因此高于輸入電壓，所以電力開關(guān)的最大 工作周期得以超過50%，還能夠維持變壓器的伏秒平衡關(guān)系。熟悉本領(lǐng)域的 技術(shù)人員明白，增加電力開關(guān)的工作周期使得電力轉(zhuǎn)換器的整體效率可以被 提升。
為實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)概念，得以將前述單組的半導(dǎo)體開關(guān)或電壓箝制電路，衍生為兩個(gè)串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)組成開關(guān)電路，兩組串耳關(guān)連接的主動(dòng)式單元 或被動(dòng)式單元組成電壓箝制電路。同時(shí)，主動(dòng)式和被動(dòng)式單元之間的中間節(jié) 點(diǎn)和兩個(gè)串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)的中間節(jié)點(diǎn)連接在一起，兩個(gè)串聯(lián)連接的半 導(dǎo)體開關(guān)因而被分別箝位在不同的電位。柵極驅(qū)動(dòng)電路提供與主開關(guān)互補(bǔ)的 控制信號(hào)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓箝制電路內(nèi)部的一或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)。該電路可以 再衍生另外多個(gè)的實(shí)施例，可以使用兩個(gè)箝位電容器和/或兩個(gè)變壓器，分別 替代前述的使用單一箝位電容器和/或單一的變壓器。
因此可以具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的幾個(gè)可能的實(shí)施例。然而，若以單一的二極 管或多個(gè)二極管來組成電壓箝制電路，則不被納入本發(fā)明的實(shí)施例。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉本 發(fā)明的實(shí)施例，并配合附圖作如下詳細(xì)說明。
圖1、圖2、圖3和圖4為現(xiàn)有技術(shù)的電力轉(zhuǎn)換器的電路圖。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)換器的電路圖。
圖5A至圖5J為根據(jù)本發(fā)明圖5的實(shí)施例所衍生變化的電力轉(zhuǎn)換器的電路圖。
圖6為本發(fā)明另 一實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)換器的電路圖。
圖6A至圖6J為根據(jù)本發(fā)明圖6的實(shí)施例所衍生變化的電力轉(zhuǎn)換器的電 路圖。
圖7為本發(fā)明另一實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)換器的電路圖。
圖7A至圖7J為根據(jù)本發(fā)明圖7的實(shí)施例所衍生變化的電力轉(zhuǎn)換器的電路圖。
主要組件符號(hào)說明
100、 200、 300:電力轉(zhuǎn)換器
110、 110A、 110B、 110C、 110D、 110E、 110F、 110G、 110H、 1101、 110J:
電壓箝制電路
120、 120A、 120B、 220、 220A、 220B、 320、 320A、 320B:開關(guān)電路
130、 230、 330:柵極驅(qū)動(dòng)電路
131、 231、 331:斥冊(cè)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)132、 232、 332:互4M言號(hào)
210、 210A、 210B、 210C、 210D、 210E、 210F、 210G、 210H、 2101、 210J:電壓箝制電路
310、 310A、 310B、 310C、 310D、 310E、 310F、 310G、 310H、 3101、 310J:電壓箝制電路
Cl、 C2:箝位電容器
Ca、 Cc:電容器
Da、 Dc、 Dcl、 Dc2: 二極管
Lin:輸入電感
Lpl、 Lp2、 Lp3、 Lp4:變壓器初級(jí)繞線 Ls、 Lsl、 Ls2:次級(jí)繞線 Nl、 N2、 N3、 N4:節(jié)點(diǎn) Ra、 Rc:電阻
Sl、 S2、 Sa、 Sc:半導(dǎo)體開關(guān) Tl、 T2:變壓器 Vcn:電壓箝制電路的跨壓 Vi:輸入電壓
Vo: ^r出電壓
具體實(shí)施例方式
如圖5所示，其是本發(fā)明數(shù)種實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)換器100的電路示.意圖， 包含兩組串聯(lián)的電路、箝位電容器(clamping capacitor) Cl和變壓器T1。從 圖上可知變壓器的重置電壓等于跨在箝位電容器及電壓箝制電路上的電壓 的總和，若該電壓能大于輸入電壓，工作周期就可以操作大于50%，而能避 免變壓器有飽和的問題。變壓器Tl具有兩組相同的初級(jí)繞線Lpl和Lp3和 至少 一組次級(jí)繞線Ls。兩組串聯(lián)電路與直流輸入電源(DC input source )的 輸入電壓Vi以并聯(lián)方式連接。第一組串聯(lián)電路包含變壓器第一組初級(jí)繞線 Lpl和開關(guān)電路120，而第二組串聯(lián)電路包含電壓箝制電路IIO和變壓器第二 組初級(jí)繞線Lp3。開關(guān)電路120包含至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)。電壓箝制電路IIO 包含至少一個(gè)主動(dòng)式或被動(dòng)式電壓箝制單元。主動(dòng)式電壓箝制單元是由一個(gè) MOSFET Sc與電容器Cc以串聯(lián)連接(MOSFET-電容器)所組成的，而被動(dòng)式電壓箝制單元是由電阻Rc與電容器Cc以并聯(lián)連接，接著與二極管Dc以 串聯(lián)連接所組成的。箝位電容器C1分別耦接第一組串聯(lián)電路和第二組串聯(lián)電 路至第一節(jié)點(diǎn)Nl和第二節(jié)點(diǎn)N2,其中第一節(jié)點(diǎn)Nl是開關(guān)電路120和變壓 器第一組初級(jí)繞線Lpl之間的節(jié)點(diǎn)，并且第二節(jié)點(diǎn)N2是電壓箝制電路110 和變壓器第二組初級(jí)繞線Lp3之間的節(jié)點(diǎn)。因?yàn)樽儔浩鞯谝唤M初級(jí)繞線Lpl 的跨壓和變壓器第二組初級(jí)繞線Lp3的跨壓相互抵消，箝位電容器Cl的電 壓等于輸入電壓Vi。由柵極驅(qū)動(dòng)電路130提供至少一個(gè)4冊(cè)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)131, 以導(dǎo)通/斷開開關(guān)電路120內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)。通過電力半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通與 關(guān)閉，變壓器次級(jí)繞線Ls因此產(chǎn)生交流電壓。之后，經(jīng)整流及濾波級(jí)電路(未 示出)，電力轉(zhuǎn)換器的輸出端提供了穩(wěn)定的輸出電壓Vo至負(fù)載。
電力轉(zhuǎn)換器IOO如下工作。在第一時(shí)間段，提供至少一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào) 131，開關(guān)電路120內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)因此被導(dǎo)通(turn on)。除了輸入電壓 Vi跨在初級(jí)繞線Lpl,箝位電容器C1的電壓也施加于初級(jí)繞線Lp3。變壓器 Tl激磁電流呈線性地增加。然后，在互補(bǔ)的時(shí)間段，柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)131提供 關(guān)斷信號(hào)，開關(guān)電路120內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)因而被關(guān)斷(turn off)。存儲(chǔ)在變 壓器Tl的激;茲電感及漏感能量由箝位電容器Cl和電壓箝制電路110內(nèi)部的 電容器Cc所吸收。因此，開關(guān)電路120中的半導(dǎo)體開關(guān)的電壓波形沒有電壓 突波的產(chǎn)生，同時(shí)被限制于跨在箝位電容器C1上的電壓、電壓箝制電路IIO 內(nèi)部的電容器Cc上的電壓以及輸入電壓Vi電壓的總和。通過初級(jí)繞線Lp3 和電壓箝制電路110,激磁和漏磁的能量因而被回收至輸入電源，同時(shí)實(shí)現(xiàn) 變壓器T1的重置功能。
因?yàn)轶槲浑娙萜鰿l的跨壓等于輸入電壓Vi,而變壓器重置電壓等于箝 位電容器C1的跨壓和電壓箝制電路110內(nèi)部的電容器Cc的跨壓的總和。重 置電壓因而高于輸入電壓，開關(guān)電路120內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)的工作周期可以 在50%以上，同時(shí)，變壓器得以設(shè)計(jì)較大的匝數(shù)比，伴隨著一個(gè)低的初級(jí)繞 線的電流和在次級(jí)整流器有更低的電壓應(yīng)力(voltage stress )。因此，進(jìn)一步 可以實(shí)現(xiàn)該電力轉(zhuǎn)換器的效率的改善。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5A和圖5B，其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造 的兩個(gè)實(shí)施例。如圖5A所示，電壓箝制電路110A是由一個(gè)電阻Rc-電容器 Cc-二極管Dc的從屬電路所組成的被動(dòng)式電壓箝制單元；如圖5B所示，電 壓箝制電路110B是由一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)Sc-電容器Cc的從屬電路所組成的主
ii動(dòng)式電壓箝制單元。由柵極驅(qū)動(dòng)電路130所發(fā)出的互補(bǔ)信號(hào)132是必需的， 用以驅(qū)動(dòng)電壓箝制電路110B內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)Sc。
請(qǐng)參照?qǐng)D5C和圖5D，其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的 另外兩個(gè)實(shí)施例。電壓箝制電路110C和110D包含由二極管Da和電阻Rc-電容器Cc-二極管Dc的從屬電路所組成的兩組串聯(lián)連接的被動(dòng)式電壓箝制單 元。根據(jù)配置，在開關(guān)電路120B內(nèi)部的開關(guān)Sl或S2的跨壓分別被箝位至 Vi或Vi+Vcc，其中Vcc在圖中未示出，Vcc是指電容器Cc的跨壓大小。
請(qǐng)參照?qǐng)D5E,其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的另一實(shí)施 例。電壓箝制電路110E包含由電阻Rc-電容器Cc-二極管Dc的從屬電路和電 阻Ra-電容器Ca-二極管Da的從屬電路所組成的兩組串聯(lián)連接的被動(dòng)式電壓 箝制單元。在開關(guān)電路120B內(nèi)部的開關(guān)Sl或S2的跨壓分別被箝位至Vi+VCa 或Vi+Vcc,其中VCa在圖中未示出，VCa是指電容器Ca的跨壓大小。
請(qǐng)參照?qǐng)D5F和圖5G，其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的 另外兩個(gè)實(shí)施例。電壓箝制電路110F和110G包含二極管Da與MOSFET開 關(guān)Sc -電容器Cc的從屬電路所組成的結(jié)合的兩組串聯(lián)連接的電壓箝制單元。 由柵極驅(qū)動(dòng)電路130所提供的互補(bǔ)信號(hào)132,用以驅(qū)動(dòng)電壓箝制電路IIOF或 110G內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)Sc。根據(jù)配置，在開關(guān)電路120B內(nèi)部的開關(guān)Sl或 S2的跨壓分別被箝位至Vi或Vi+Vcc。
請(qǐng)參照?qǐng)D5H和圖51,其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的 另外兩個(gè)實(shí)施例。電壓箝制電路IIOH和1101包含由電阻Ra-電容器Ca-二極 管Da的電路和半導(dǎo)體開關(guān)Sc-電容器Cc的從屬電路的結(jié)合所組成的兩組串 聯(lián)連接的電壓箝制單元。由柵極驅(qū)動(dòng)電路130所提供的互補(bǔ)信號(hào)132，用以 驅(qū)動(dòng)電壓箝制電路IIOH或1101內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)Sc。根據(jù)配置，在開關(guān)電 路120B內(nèi)部的開關(guān)Sl或S2的跨壓分別被箝位至Vi+Vcc或Vi+VCa。
請(qǐng)參照?qǐng)D5J,其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的另一實(shí)施 例。電壓箝制電路UOJ包含由半導(dǎo)體開關(guān)Sc-電容器Cc的從屬電路和半導(dǎo)體 開關(guān)Sa-電容器Ca的從屬電路所組成的兩組串聯(lián)連接的電壓箝制單元。由柵 極驅(qū)動(dòng)電路130提供兩組互補(bǔ)信號(hào)132，用以驅(qū)動(dòng)電壓箝制電路110J內(nèi)部的 半導(dǎo)體開關(guān)Sc和Sa。根據(jù)配置，在開關(guān)電路120B內(nèi)部的開關(guān)Sl或S2的跨 壓分別^皮箝位至Vi+Vcc或Vi+VCa。
如圖6所示，是本發(fā)明另外數(shù)種實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)換器200的電路示意圖，包含輸入電感Lin (代表寄生電感或外加電感)，兩組串聯(lián)的電路、兩個(gè)箝位 電容器Cl, C2和變壓器T1。從圖上可知變壓器的重置電壓等于跨在箝位 電容器及電壓箝制電路上的電壓的總和，若此電壓能大于輸入電壓，工作周 期就可以操作于大于50%,而能避免變壓器飽和的問題。變壓器Tl包括四 組相同的初級(jí)繞線Lpl 、 Lp2、 Lp3和Lp4以及至少一組次級(jí)繞線Ls。兩組串 聯(lián)的電路以并聯(lián)方式連接。第一組串聯(lián)電路包含變壓器第一組初級(jí)繞線Lpl 、 變壓器第二組初級(jí)繞線Lp2和開關(guān)電路220。第二組串聯(lián)電路包含電壓箝制 電路210、變壓器第三組初級(jí)繞線Lp3和變壓器第四組初級(jí)繞線Lp4。開關(guān) 電路220包含至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，并且電壓箝制電路210包含至少一個(gè)主 動(dòng)式或被動(dòng)式電壓箝制單元。主動(dòng)式電壓箝制單元是由MOSFETSc與電容器 Cc以串聯(lián)連接所組成的，被動(dòng)式電壓箝制單元是由二極管Da或電阻Rc與電 容器Cc以并聯(lián)連接，接著與二極管Dc串聯(lián)連接所組成的。第一箝位電容器 Cl分別耦接第一組串聯(lián)電路的第一節(jié)點(diǎn)Nl和第二組串聯(lián)電路的第二節(jié)點(diǎn) N2,其中第一節(jié)點(diǎn)N1是開關(guān)電路220和變壓器第一組初級(jí)繞線Lpl之間的 節(jié)點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)N2是電壓箝制電路210和變壓器第四組初級(jí)繞線Lp4之間 的節(jié)點(diǎn)。第二箝位電容器C2分別耦接第 一組串聯(lián)電路的第三節(jié)點(diǎn)N3和第二 組串聯(lián)電路的第四節(jié)點(diǎn)N4，其中第三節(jié)點(diǎn)N3是開關(guān)電路220和變壓器第二 組初級(jí)繞線Lp2之間的節(jié)點(diǎn)，第四節(jié)點(diǎn)N4是電壓箝制電路210和變壓器第 三組初級(jí)繞線Lp3之間的節(jié)點(diǎn)。因?yàn)樽儔浩鞒跫?jí)繞線Lpl ( Lp2 )和Lp4( Lp3 ) 極性相反，彼此的跨壓因而相互抵消，.每一箝位電容器電壓等于輸入電壓。 由柵極驅(qū)動(dòng)電路230提供至少一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)231，以導(dǎo)通/斷開開關(guān)電^各 220內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)。通過電力半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)閉，變壓器次級(jí)繞 線Ls因此產(chǎn)生交流電壓。之后，經(jīng)整流及濾波級(jí)電路(未示出)，電力轉(zhuǎn)換 器的輸出端提供了穩(wěn)定的輸出電壓Vo至負(fù)載。
電力轉(zhuǎn)換器200如下工作。在第一時(shí)間段，提供至少一個(gè)閘極驅(qū)動(dòng)信號(hào) 231,開關(guān)電路220內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)因此被導(dǎo)通。除了輸入電壓Vi施加于 初級(jí)繞線Lpl-Lp2,每一箝位電容器Cl或C2的跨壓也分別地施加于其各自 的初級(jí)繞線對(duì)Lp2-Lp4或Lpl-Lp3。變壓器Tl激》茲電流呈線性地增加。然后， 在互補(bǔ)的時(shí)間段，閘極驅(qū)動(dòng)信號(hào)231提供關(guān)斷信號(hào)，開關(guān)電路220內(nèi)部的半 導(dǎo)體開關(guān)因而被關(guān)斷。存儲(chǔ)在變壓器T1的激石茲電感及漏感能量，分別由箝位 電容器Cl, C2和電壓箝制電路210內(nèi)部的電容器所吸收。因此，開關(guān)電路220中的半導(dǎo)體開關(guān)的電壓波形沒有電壓突波的產(chǎn)生，同時(shí)被限制于跨在箝 位電容器C1、箝位電容器C2、電壓箝制電路210內(nèi)部的電容器的電壓總和。 通過第三組初級(jí)繞線Lp3、第四組初級(jí)繞線Lp4和電壓箝制電路210，激磁 和漏磁的能量因而被回收至輸入電源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)變壓器T1的重置功能。
因?yàn)轶槲浑娙萜?C1或C2)的跨壓的平均值都等于輸入電壓Vi，而變 壓器重置電壓等于箝位電容器(Cl或C2)的跨壓和電壓箝制電路210內(nèi)部 的電容器的跨壓的總和。重置電壓因而高于輸入電壓，開關(guān)電路220內(nèi)部的 半導(dǎo)體開關(guān)的工作周期可以在50%以上。
很明顯地，因?yàn)榭刹僮饔诟哂?0%的工作周期，變壓器得以設(shè)計(jì)較大的 匝數(shù)比，伴隨著一個(gè)低的初級(jí)繞線電流和在次級(jí)整流器有更低的電壓應(yīng)力。 因此，進(jìn)一步可以實(shí)現(xiàn)該電力轉(zhuǎn)換器的效率的改善。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6A和圖6B,其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造 的兩個(gè)實(shí)施例。如圖6A所示，電壓箝制電路210A是由一組電阻Rc-電容器 Cc-二極管Dc的從屬電路所組成的被動(dòng)式電壓箝制單元；如圖6B所示，電 壓箝制電路210B是由一組半導(dǎo)體開關(guān)Sc-電容器Cc的從屬電路所組成的主 動(dòng)式電壓箝制單元。由柵極驅(qū)動(dòng)電路230所提供的互補(bǔ)信號(hào)232,用以驅(qū)動(dòng) 電壓箝制電路210B內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)Sc。
請(qǐng)參照?qǐng)D6C和圖6D，其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的 另外兩個(gè)實(shí)施例。電壓箝制電路210C和210D包含由二4及管Da和電阻Rc-電容器Cc-二極管Dc的從屬電路的結(jié)合所組成的兩組串聯(lián)連接的被動(dòng)式電壓 箝制單元。根據(jù)該配置，在開關(guān)電路220B內(nèi)部的開關(guān)Sl或S2的跨壓分別 被箝位至Vi或Vi+Vcc。
請(qǐng)參照?qǐng)D6E，其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的另一實(shí)施 例。電壓箝制電路210E包含由電阻Rc-電容器Cc-二極管Dc的從屬電路和電 阻Ra-電容器Ca-二極管Da的從屬電路所組成的兩組串聯(lián)連接的被動(dòng)式電壓 箝制單元。在開關(guān)電路220B內(nèi)部的開關(guān)S1或S2的跨壓分別被箝位至Vi+VCa 或Vi+Vcc。
請(qǐng)參照?qǐng)D6F和圖6G，其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的 另外兩個(gè)實(shí)施例。電壓箝制電路210F和210G包含二極管Da與半導(dǎo)體開關(guān) Sc-電容器Cc的從屬電路的結(jié)合所組成的兩組串聯(lián)連接的電壓箝制單元。由 柵極驅(qū)動(dòng)電路230提供的互補(bǔ)信號(hào)232，用以驅(qū)動(dòng)電壓箝制電路210F或210G
14內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)Sc。根據(jù)配置，在開關(guān)電路220B內(nèi)部的開關(guān)Sl或S2的 跨壓分別被箝位至Vi或Vi+Vcc。
請(qǐng)參照?qǐng)D6H和圖61，其為才艮據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的 另外兩個(gè)實(shí)施例。電壓箝制電路210H和2101包含由電阻Ra-電容器Ca-二極 管Da的從屬電路和半導(dǎo)體開關(guān)Sc-電容器Cc的從屬電路的結(jié)合所組成的兩 組串聯(lián)連接的電壓籍制單元。由柵極驅(qū)動(dòng)電路230提供的互補(bǔ)信號(hào)232，用 以驅(qū)動(dòng)電壓箝制電路210H或2101內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)Sc。 #>據(jù)配置，在開關(guān) 電路220B內(nèi)部的開關(guān)Sl或S2的2爭(zhēng)壓分別凈皮箝位至Vi+Vcc或Vi+VCa。
請(qǐng)參照?qǐng)D6J,其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的另一實(shí)施 例。電壓箝制電路210J包含由半導(dǎo)體開關(guān)Sc-電容器Cc的從屬電路和半導(dǎo)體 開關(guān)Sa-電容器Ca的從屬電路所組成的兩組串聯(lián)連接的電壓箝制單元。由柵 極驅(qū)動(dòng)電路230提供的兩個(gè)互補(bǔ)信號(hào)232，用以驅(qū)動(dòng)電壓箝制電路210J內(nèi)部 的半導(dǎo)體開關(guān)Sc和Sa。根據(jù)該配置，在開關(guān)電路220B內(nèi)部的開關(guān)Sl或S2 的跨壓分別被箝位至Vi+Vcc或Vi+VCa。
如圖7所示，是本發(fā)明另外數(shù)種實(shí)施例的電力轉(zhuǎn)換器300的電路示意圖， 包含輸入電感Lin (代表寄生電感或外加電感)，兩組串Jf關(guān)的電路、兩個(gè)箝位 電容器C1， C2和兩個(gè)變壓器Tl和T2。從圖上可知，變壓器的重置電壓等 于跨在箝位電容器及電壓箝制電路上的電壓的總和，若該電壓能大于輸入電 壓，工作周期就可以操作于大于50%,而能避免變壓器飽和的問題。變壓器 Tl和T2分別包括兩組相同的初級(jí)繞線Lpl-Lp4、和Lp2-Lp3以及至少一組 的次級(jí)繞線Lsl和Ls2。兩組串聯(lián)的電路以并聯(lián)方式連接。第一組串聯(lián)電路 包含變壓器Tl的第一組初級(jí)繞線Lpl、變壓器T2的第一組初級(jí)繞線Lp2和 開關(guān)電路320。第二組串聯(lián)電路包含電壓箝制電路310、變壓器T1的第二組 初級(jí)繞線Lp4和變壓器T2的第二組初級(jí)繞線Lp3。開關(guān)電路320包含至少一 個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，電壓箝制電路310包含至少一個(gè)主動(dòng)式或被動(dòng)式電壓箝制單 元。主動(dòng)式電壓箝制單元是由MOSFET Sc與電容器Cc以串聯(lián)連接所組成的， 被動(dòng)式電壓箝制單元是由二極管Da或電阻Rc與電容器Cc以并聯(lián)連接，接 著與二極管Dc串聯(lián)連接所組成的。第一箝位電容器C1分別耦接第一組串聯(lián) 電路的第一節(jié)點(diǎn)Nl和第二組串聯(lián)電路的第二節(jié)點(diǎn)N2,其中第一節(jié)點(diǎn)Nl是 開關(guān)電路320和第一組變壓器初級(jí)繞線Lpl之間的節(jié)點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)N2是電 壓箝制電路310和第四組變壓器初級(jí)繞線Lp4之間的節(jié)點(diǎn)。第二箝位電容器
15C2分別耦接第一組串聯(lián)電路的第三節(jié)點(diǎn)N3和第二組串聯(lián)電路的第四節(jié)點(diǎn) N4,其中第三節(jié)點(diǎn)N3是開關(guān)電路320和第二組變壓器初級(jí)繞線Lp2之間的 節(jié)點(diǎn)，第四節(jié)點(diǎn)N4是電壓箝制電路310和第三組變壓器初級(jí)繞線Lp3之間 的節(jié)點(diǎn)。因?yàn)樽儔浩鞒跫?jí)繞線Lpl (Lp2)和Lp4 (Lp3)極性相反，彼此的 跨壓因而相互抵消，每一箝位電容器電壓等于輸入電壓。由柵極驅(qū)動(dòng)電路330 提供至少一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)331,以導(dǎo)通/斷開開關(guān)電i 各320內(nèi)部的半導(dǎo)體開 關(guān)。通過電力半導(dǎo)體開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)閉，變壓器次級(jí)繞線Lsl和Ls2因此產(chǎn) 生交流電壓。之后，經(jīng)整流及濾波級(jí)電路(未示出)，電力轉(zhuǎn)換器的輸出端提 供了穩(wěn)定的輸出電壓Vo至負(fù)載。
電力轉(zhuǎn)換器300如下工作。在第一時(shí)間段，提供至少一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào) 331，開關(guān)電路320內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)因此被導(dǎo)通。除了輸入電壓Vi施加于 初級(jí)繞線Lpl-Lp2，每一箝位電容器Cl或C2的跨壓也分別地施加于其各自 的初級(jí)繞線對(duì)Lp2-Lp4或Lpl-Lp3。變壓器Tl激^茲電流呈線性地增加。然后， 在互補(bǔ)的時(shí)間段，柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)331提供關(guān)斷信號(hào)，開關(guān)電路320內(nèi)部的半 導(dǎo)體開關(guān)因而被關(guān)斷。存儲(chǔ)在變壓器T1和T2的激磁電感及漏感能量分別由 箝位電容器Cl, C2和電壓箝制電路310內(nèi)部的電容器所吸收。因此，開關(guān) 電路320中的半導(dǎo)體開關(guān)的電壓波形沒有電壓突波的產(chǎn)生，同時(shí)被限制于跨 在箝位電容器C1、箝位電容器C2、電壓箝制電路310內(nèi)部的電容器的電壓 總和。通過變壓器T1和T2、初級(jí)繞線Lp4、 Lp3和電壓箝制電路310，變壓 器Tl和T2激磁和漏磁的能量因而被回收至輸入電源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)變壓器Tl 和T2的重置功能。
因?yàn)轶槲浑娙萜?C1或C2)的跨壓的平均值都等于輸入電壓Vi，而變 壓器重置電壓等于箝位電容器(Cl或C2)的跨壓和電壓箝制電路310內(nèi)部 的電容器的跨壓的總和。重置電壓因而高于輸入電壓，開關(guān)電路320內(nèi)部的 半導(dǎo)體開關(guān)的工作周期可以在50%以上。
很明顯地，因可操作于高于50%的工作周期，變壓器得以設(shè)計(jì)較大的匝 數(shù)比，伴隨著一個(gè)低的初級(jí)繞線電流和在次級(jí)整流器有更低的電壓應(yīng)力。因 此，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)該電力轉(zhuǎn)換器的效率的改善。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7A和圖7B,其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造 的兩個(gè)實(shí)施例。如圖7A所示，電壓箝制電路310A是由一組電阻Rc-電容器 Cc-二極管Dc的從屬電路所組成的被動(dòng)式電壓箝制單元；如圖7B所示，電壓箝制電路310B是由一組半導(dǎo)體開關(guān)Sc-電容器Cc的從屬電路所組成的主 動(dòng)式電壓箝制單元。由柵極驅(qū)動(dòng)電路330所提供的互補(bǔ)信號(hào)332,用以驅(qū)動(dòng) 電壓箝制電路310B內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)Sc。
請(qǐng)參照?qǐng)D7C和圖7D，其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的 另外兩個(gè)實(shí)施例。電壓箝制電路310C和310D包含由二才及管Da和電阻Rc-電容器Cc-二極管Dc的從屬電路的結(jié)合所組成的兩組串聯(lián)連接的被動(dòng)式電壓 箝制單元。根據(jù)該配置，在開關(guān)電路320B內(nèi)部的開關(guān)Sl或S2的跨壓分別 被箝位至Vi或Vi+Vcc。
請(qǐng)參照?qǐng)D7E，其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的另一實(shí)施 例。電壓箝制電路310E包含由電阻Rc-電容器Cc-二極管Dc的從屬電路和電 阻Ra-電容器Ca-二極管Da的從屬電路所組成的兩組串聯(lián)連接的被動(dòng)式電壓 箝制單元。在開關(guān)電路320B內(nèi)部的開關(guān)Sl或S2的跨壓分別被箝位至Vi+VCa 或Vi+Vcc。
請(qǐng)參照?qǐng)D7F和圖7G,其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的 另外兩個(gè)實(shí)施例。電壓箝制電路310F和310G包含二極管Da與半導(dǎo)體開關(guān) Sc-電容器Cc的從屬電路的結(jié)合所組成的兩組串聯(lián)連接的電壓箝制單元。由 柵極驅(qū)動(dòng)電路330提供的互補(bǔ)信號(hào)332用以驅(qū)動(dòng)電壓箝制電路310F或310G 內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)Sc。 4艮據(jù)該配置，在開關(guān)電路320B內(nèi)部的開關(guān)Sl或S2 的跨壓分別被箝位至Vi或Vi+Vcc。
請(qǐng)參照?qǐng)D7H和圖71,其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的 另外兩個(gè)實(shí)施例。電壓箝制電路31OH和3101包含由電阻Ra-電容器Ca-二極 管Da的從屬電路和半導(dǎo)體開關(guān)Sc-電容器Cc的從屬電路的結(jié)合所組成的兩 組串聯(lián)連接的電壓箝制單元。由柵極驅(qū)動(dòng)電路330 4是供的互補(bǔ)信號(hào)332用以 驅(qū)動(dòng)電壓箝制電路310H或3101內(nèi)部的半導(dǎo)體開關(guān)Sc。才艮據(jù)該配置，在開關(guān) 電路320B內(nèi)部的開關(guān)Sl或S2的跨壓分別被箝位至Vi+Vcc或Vi+VCa。
請(qǐng)參照?qǐng)D7J，其為根據(jù)本發(fā)明前述原理的電力轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的另一實(shí)施 例。電壓箝制電路310J包含由半導(dǎo)體開關(guān)Sc-電容器Cc的從屬電路和半導(dǎo)體 開關(guān)Sa-電容器Ca的從屬電路所組成的兩組串聯(lián)連接的電壓箝制單元。由柵 極驅(qū)動(dòng)電路330提供的兩個(gè)互補(bǔ)信號(hào)332用以驅(qū)動(dòng)電壓箝制電路310J內(nèi)部的 半導(dǎo)體開關(guān)Sc和Sa。根據(jù)該配置，在開關(guān)電路320B內(nèi)部的開關(guān)Sl或S2的 跨壓分別纟皮箝位至Vi+Vcc或Vi+VCa。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例如上進(jìn)行^^開，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可 作些許的變更與改進(jìn)，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)視所附的權(quán)利要求的范圍 所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器的電路，將直流輸入電源的輸入電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，所述電路包括第一組串聯(lián)電路，其與所述直流輸入電源并聯(lián)連接，并且其包括開關(guān)電路以及變壓器第一組初級(jí)繞線；第二組串聯(lián)電路，其與所述直流輸入電源并聯(lián)連接，并且其包括電壓箝制電路以及變壓器第二組初級(jí)繞線；電容器，其連接于與所述第一組串聯(lián)電路之間的第一節(jié)點(diǎn)，并且其連接于與所述第二組串聯(lián)電路之間的第二節(jié)點(diǎn)，其中所述第一節(jié)點(diǎn)位于所述變壓器第一組初級(jí)繞線與所述開關(guān)電路之間，所述第二節(jié)點(diǎn)位于所述電壓箝制電路與所述變壓器第二組初級(jí)繞線之間；以及至少一個(gè)變壓器次級(jí)繞線，其磁耦合所述變壓器第一組初級(jí)繞線和所述變壓器第二組初級(jí)繞線，并且提供所述交流電壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器的電路，其中，所述變壓器 第一組初級(jí)繞線和所述變壓器第二組初級(jí)繞線都是位于共同變壓器的初級(jí) 側(cè)，并且都磁耦合至相同的變壓器鐵芯。
3. 如權(quán)利要求1所述的電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器的電路，其中，所述開關(guān)電 路包括MOSFET或具有并聯(lián)連接的二極管的一個(gè)其它主動(dòng)式半導(dǎo)體開關(guān)；其 中所述電壓箝制電路包括電阻-電容器-二極管的從屬電路，或MOSFET-電容 器的從屬電路。
4. 如權(quán)利要求1所述的電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器的電路，其中，所述開關(guān)電 路包括兩個(gè)MOSFET或具有并聯(lián)連接的二極管的兩個(gè)其它主動(dòng)式半導(dǎo)體開關(guān) 串聯(lián)連接；其中所述電壓箝制電路包括下列五種從屬電路的其中之一二極 管與電阻-電容器-二極管以串聯(lián)連接的從屬電路，二極管與MOSFET-電容器 以串聯(lián)連接的從屬電路，電阻-電容器-二極管的從屬電路串聯(lián)MOSFET-電容 器的從屬電路，兩組電阻-電容器-二極管以串聯(lián)連接的從屬電路，或兩組 MOSFET-電容器以串聯(lián)連接的從屬電路。
5. 如權(quán)利要求4所述的電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器的電路，所述開關(guān)電路中的 所述兩個(gè)串聯(lián)連接的MOSFET之間或具有并聯(lián)連接的二極管的兩個(gè)其它主動(dòng) 式半導(dǎo)體開關(guān)之間的中間節(jié)點(diǎn)，與位于所述電壓箝制電路內(nèi)的中間節(jié)點(diǎn)連接在一起。
6. —種電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器的電路，將直流輸入電源的輸入電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，所述電路包括輸入電感，其嵌入于所述直流輸入電源與第一組串聯(lián)電路和第二組串聯(lián) 電路之間，其中所述第一組串聯(lián)電路與所述第二組串聯(lián)電路并聯(lián)連接，所述第一組串聯(lián)電路包括開關(guān)電路、變壓器第一組初級(jí)繞線和變壓器第 二組初級(jí)繞線，并且所述第二組串聯(lián)電路包括電壓箝制電路、變壓器第三組初級(jí)繞線和變壓 器第四組初級(jí)繞線；第一電容器，其連接至所述第一組串聯(lián)電路內(nèi)部的第一節(jié)點(diǎn)，與所述第 二組串聯(lián)電路內(nèi)部的第二節(jié)點(diǎn)，其中所述第一節(jié)點(diǎn)位于所述變壓器第一組初 級(jí)繞線和所述開關(guān)電路之間，所述第二節(jié)點(diǎn)位于所述電壓箝制電路和所述變 壓器第四組初級(jí)繞線之間；第二電容器，其連接至所述第一組串聯(lián)電路內(nèi)部的第三節(jié)點(diǎn)，與所述第 二組串聯(lián)電路內(nèi)部的第四節(jié)點(diǎn)，其中所述第三節(jié)點(diǎn)位于所述開關(guān)電路和所述 變壓器第二組初級(jí)繞線之間，所述第四節(jié)點(diǎn)位于所述電壓箝制電路和所述變 壓器第三組初級(jí)繞線之間；以及至少一個(gè)變壓器，所述變壓器具有兩組或兩組以上的初級(jí)繞線及至少一 組次級(jí)繞線，各組繞線間相互磁耦合并且提供交流電壓。
7. 如權(quán)利要求6所述的電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器的電路,其中，所述輸入電 感是寄生電感或外加電感；其中所述變壓器第一組初級(jí)繞線，所述變壓器第 四組初級(jí)繞線與至少一組次級(jí)繞線磁耦合至第一變壓器鐵芯；其中所述變壓 器第二組初級(jí)繞線，所述變壓器第三組初級(jí)繞線與至少一組次級(jí)繞線磁耦合 至第二變壓器鐵芯。
8. 如權(quán)利要求6所述的電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器的電路，其中，所述開關(guān)電 路包括MOSFET或具有并聯(lián)連接的二極管的一個(gè)其它主動(dòng)式半導(dǎo)體開關(guān)；其 中所述電壓箝制電路包括電阻-電容器-二極管的從屬電路，或MOSFET-電容 器的從屬電路。
9. 如權(quán)利要求6所述的電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器的電路，其中，所述開關(guān)電 路包括兩個(gè)MOSFET或具有并聯(lián)連接的二極管的兩個(gè)其它主動(dòng)式半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)連接；其中所述電壓箝制電路包括下列五種從屬電路的其中之一二極 管與電阻-電容器-二極管以串聯(lián)連接的從屬電路、二極管與MOSFET-電容器 以串聯(lián)連接的從屬電路、電阻-電容器-二極管的從屬電路串聯(lián)MOSFET-電容 器的從屬電路、兩組電阻-電容器-二極管以串聯(lián)連接的從屬電路，或兩組 MOSFET-電容器以串聯(lián)連接的從屬電路。
10.如權(quán)利要求9所述的電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器的電路，位于所述開關(guān)電 路中的所述兩個(gè)串聯(lián)連接的MOSFET之間或具有并聯(lián)連接的二極管的兩個(gè)其 它主動(dòng)式半導(dǎo)體開關(guān)之間的中間節(jié)點(diǎn)，與位于所述電壓箝制電路內(nèi)的兩個(gè)連 接在一起的從屬電路之間的另 一中間節(jié)點(diǎn)連接在一起。
全文摘要
本發(fā)明提出電壓箝制電力轉(zhuǎn)換器，用在將直流輸入轉(zhuǎn)換為交流輸出的逆變電路中，其構(gòu)造包含兩組串聯(lián)電路、至少一個(gè)箝位電容器、以及至少一個(gè)變壓器。每一組串聯(lián)電路與直流輸入并聯(lián)。第一組串聯(lián)電路包括開關(guān)電路以及至少一個(gè)變壓器初級(jí)繞線。第二組串聯(lián)電路包含電壓箝制電路以及至少一個(gè)變壓器初級(jí)繞線。至少一個(gè)箝位電容器耦接至第一組串聯(lián)電路和第二組串聯(lián)電路，并且連接在各組串聯(lián)電路與各個(gè)變壓器初級(jí)繞線之間的節(jié)點(diǎn)上。電壓箝制電路可被實(shí)施為具有從下列三組從屬電路的其中兩組中以串聯(lián)方式來連接的電路二極管、電阻-電容器-二極管、以及MOSFET-電容器。
文檔編號(hào)H02M1/44GK101562406SQ200910132718
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者呂錦山 申請(qǐng)人:呂錦山