用于諧振轉(zhuǎn)換器的設(shè)備和方法
【專利說(shuō)明】用于諧振轉(zhuǎn)換器的設(shè)備和方法 相關(guān)申請(qǐng)案交叉申請(qǐng)
[0001] 本發(fā)明要求2013年4月16日遞交的發(fā)明名稱為"用于功率轉(zhuǎn)換器的設(shè)備和方法 (ApparatusandMethodforPowerConve;rters)"的第 61/812, 577 號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案W 及2013年9月20日遞交的發(fā)明名稱為"用于諧振轉(zhuǎn)換器的設(shè)備和方法（A卵a(bǔ)ratusand MethodforResonantConveners)"的第14/033, 060號(hào)美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)案的在先申請(qǐng)優(yōu) 先權(quán)，該在先申請(qǐng)的內(nèi)容W引入的方式并入本文本中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及一種諧振轉(zhuǎn)換器，并且在具體實(shí)施例中，設(shè)及一種用于總線轉(zhuǎn)換器應(yīng) 用的控制機(jī)制。
【背景技術(shù)】
[000引電信網(wǎng)絡(luò)電力系統(tǒng)通常包含將電力從AC公用設(shè)施管線轉(zhuǎn)換到48VDC配電總線的AC-DC級(jí)W及將48VDC配電總線轉(zhuǎn)換到多個(gè)電壓電平W用于所有類型電信負(fù)載的DC-DC 級(jí)。運(yùn)兩個(gè)級(jí)可W包括隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器。隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器可W通過使用不同功率 拓?fù)鋪?lái)實(shí)施，例如，反激式轉(zhuǎn)換器、正向轉(zhuǎn)換器、半橋式轉(zhuǎn)換器、全橋式轉(zhuǎn)換器、電感器-電 感器-電容器化LC)諧振轉(zhuǎn)換器W及類似物。
[0004] 隨著技術(shù)的進(jìn)一步推進(jìn)，總線轉(zhuǎn)換器已被廣泛應(yīng)用于電信行業(yè)中?？偩€電壓可W 分為S類：從48V的輸入dc電源轉(zhuǎn)換的12V總線電壓、從380V的輸入dc電源轉(zhuǎn)換的48V 總線電壓W及從380V的輸入dc電源轉(zhuǎn)換的12V總線電壓?？偩€轉(zhuǎn)換器不僅將輸入電壓從 較高電平轉(zhuǎn)換到較低電平，而且通過例如變壓器和/或類似物等磁性裝置提供隔離。
[0005] 中間總線電壓，例如12V，可W充當(dāng)用于多個(gè)下游非隔離式功率轉(zhuǎn)換器的輸入電源 總線。下游非隔離式功率轉(zhuǎn)換器可W實(shí)施為降壓dc/dc轉(zhuǎn)換器，例如，降壓轉(zhuǎn)換器；升壓dc/ dc轉(zhuǎn)換器，例如，升壓轉(zhuǎn)換器；線性調(diào)節(jié)器；其任何組合和/或類似物。下游非隔離式功率 轉(zhuǎn)換器在緊密控制回路下操作，使得將經(jīng)充分調(diào)節(jié)的輸出電壓饋送到它們的相應(yīng)負(fù)載中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 通過本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例大體上解決或避免了運(yùn)些W及其他問題并且大體上獲 得了技術(shù)優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供與未經(jīng)調(diào)節(jié)的功率轉(zhuǎn)換器相比具有更高效率W及 更好調(diào)節(jié)的諧振功率轉(zhuǎn)換器。
[0007] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器包括禪合到電源的輸入端、禪合到輸入端的多個(gè)電源開 關(guān)、禪合到多個(gè)電源開關(guān)的諧振槽W及禪合到電源開關(guān)的控制器，其中控制器用于產(chǎn)生用 于電源開關(guān)的多個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且其中柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)安排使得轉(zhuǎn)換器的切換頻率處 于頻帶中。
[0008] 根據(jù)另一實(shí)施例，方法包括提供諧振轉(zhuǎn)換器，其中所述諧振轉(zhuǎn)換器包括禪合到電 源的輸入端、禪合到輸入端的多個(gè)電源開關(guān)、禪合到多個(gè)電源開關(guān)的諧振槽W及禪合到電 源開關(guān)的控制器。
[0009] 所述方法進(jìn)一步包括生成用于電源開關(guān)的多個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中所述柵極驅(qū)動(dòng) 信號(hào)經(jīng)安排使得諧振轉(zhuǎn)換器的切換頻率處于頻帶中。
[0010] 根據(jù)又另一實(shí)施例，方法包括提供諧振轉(zhuǎn)換器。所述諧振轉(zhuǎn)換器包括功率級(jí)和控 制級(jí)。
[0011] 功率級(jí)包括禪合到電源的輸入端、禪合到輸入端的多個(gè)電源開關(guān)、禪合到多個(gè)電 源開關(guān)的諧振槽、禪合到諧振槽的隔離裝置W及通過整流器禪合到隔離裝置的輸出端。
[0012] 所述控制級(jí)禪合到電源開關(guān)，其中控制級(jí)接收來(lái)自功率級(jí)的輸入端和輸出端運(yùn)兩 者的信號(hào)。
[0013] 所述方法進(jìn)一步包括生成用于電源開關(guān)的多個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中所述柵極驅(qū)動(dòng) 信號(hào)經(jīng)安排使得諧振轉(zhuǎn)換器的切換頻率處于頻帶中。
[0014] 本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)在于通過在頻帶中操作功率轉(zhuǎn)換器改進(jìn)功率轉(zhuǎn) 換器的效率W及調(diào)節(jié)。
[0015] 前文已相當(dāng)廣泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，W便可W更好地理解接下來(lái) 的本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明。下文將描述本發(fā)明的額外特征W及優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)些額外特征W及優(yōu)點(diǎn)形 成本發(fā)明的權(quán)利要求的標(biāo)的物。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，所掲示的概念W及具體實(shí)施 例可W易于用作修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的相同目的的其他結(jié)構(gòu)或方法的基礎(chǔ)。所屬領(lǐng) 域的技術(shù)人員還應(yīng)意識(shí)到，此類等效構(gòu)造不脫離如在所附權(quán)利要求書中所闡述的本發(fā)明的 精神和范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參考下文結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，其中：
[0017] 圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換器的方塊圖；
[001引圖2說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的LLC諧振轉(zhuǎn)換器的示意圖；
[0019] 圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的圖2中示出的功率轉(zhuǎn)換器的電壓增益；
[0020] 圖4說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的第一說(shuō)明性頻帶；
[0021] 圖5說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的第二說(shuō)明性頻帶；W及
[0022] 圖6說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的第S說(shuō)明性頻帶。
[0023] 除非另有指示，否則不同圖中的對(duì)應(yīng)標(biāo)號(hào)和符號(hào)通常指代對(duì)應(yīng)部分。繪制各圖是 為了清楚地說(shuō)明各種實(shí)施例的相關(guān)方面，因此未必是按比例繪制的。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下文將詳細(xì)論述當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的制作和使用。然而，應(yīng)了解，本發(fā)明提供可W在 各種具體上下文中體現(xiàn)的許多適用的發(fā)明性概念。所論述的具體實(shí)施例僅僅說(shuō)明用W制作 和使用本發(fā)明的具體方式，而不限制本發(fā)明的范圍。
[00巧]本發(fā)明將相對(duì)于特定背景中的優(yōu)選實(shí)施例，即，用于電感器-電感器-電容器 (化〇諧振轉(zhuǎn)換器的邊界控制方案來(lái)描述。然而，本發(fā)明也可W應(yīng)用于多種諧振轉(zhuǎn)換器。在 下文中，將參考附圖詳細(xì)解釋各種實(shí)施例。
[00%] 圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換器的方塊圖。功率轉(zhuǎn)換器100包含 功率級(jí)102和控制級(jí)104。在一些實(shí)施例中，功率級(jí)102可W是=元件諧振轉(zhuǎn)換器拓?fù)?，?如，LLC諧振轉(zhuǎn)換器、電感器-電容器-電感器（LCL)諧振轉(zhuǎn)換器和/或類似物。功率級(jí)102 可W是二元件諧振轉(zhuǎn)換器拓?fù)?，例如，電感?電容器化C)諧振轉(zhuǎn)換器和/或類似物。此 夕F，功率級(jí)102可W是高階諧振轉(zhuǎn)換器拓?fù)?，例如，IXLC諧振轉(zhuǎn)換器、IXL化諧振轉(zhuǎn)換器和/ 或類似物。
[0027] 如圖1所示的控制級(jí)104檢測(cè)來(lái)自功率轉(zhuǎn)換器100的輸入端W及功率轉(zhuǎn)換器100 的輸出端的信號(hào)。所檢測(cè)到的信號(hào)可W包含輸入電壓、輸入電流、由功率級(jí)102處理的功 率、輸出電壓、輸出電流、操作溫度和/或類似物。
[002引另外，基于所檢測(cè)到的信號(hào)，控制級(jí)104可W產(chǎn)生多個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，運(yùn)些柵極驅(qū) 動(dòng)信號(hào)如圖1所示被饋送到功率級(jí)102中。生成柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制機(jī)制包含前饋控制機(jī) 審IJ、反饋機(jī)制、其組合任何和/或類似物。
[0029] 從控制級(jí)104發(fā)送到功率級(jí)102的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于控制功率級(jí)102的切換元件 (未示出，但是在圖2中說(shuō)明）的切換頻率。因此，功率轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓可W響應(yīng)于 不同柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)而改變。
[0030] 響應(yīng)于不同操作條件，控制級(jí)104可W相應(yīng)地產(chǎn)生不同柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。具體來(lái)說(shuō)， 柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)可W確定功率級(jí)102的切換頻率。舉例來(lái)說(shuō)，功率級(jí)102是諧振轉(zhuǎn)換器，