下減少設(shè)置在變壓器110的次 級側(cè)的元件的電壓應(yīng)力。
[0038] 橋式整流電路單元130整流交流電壓，其中該交流電壓的頻率特性被轉(zhuǎn)換成直流 電壓。接下來，被整流的直流電壓由電容器140過濾，并且輸出電壓通過輸出單元150被輸 出。
[0039] 圖2為每個操作模式下的用于描述使用根據(jù)本申請實施方式的相移開關(guān)方法的 LC諧振變換器的操作關(guān)系的波形圖；圖3A~3H為取決于每一個使用根據(jù)本申請實施方式 的相移開關(guān)方法的LC諧振變換器的操作模式的等效電路。
[0040] 在描述操作之前，超前橋臂電路LE的開關(guān)Ml與M2和滯后橋臂電路LA的開關(guān)M3 與M4以50%的占空比互補操作。進一步，D1、D2、D3和D4可表示二極管。
[0041] 如在下面的方程中所示，根據(jù)本申請的實施方式，超前橋臂電路LE的開關(guān)Ml和M2 使用磁化電感Lm和輸出電流來實施零電壓開關(guān)，且滯后橋臂電路LA的開關(guān)M3和M4使用 磁化電感器Lm實施零電壓開關(guān)。
[0045] 在上述方程中，1^表不磁化電感，^^觀表不最大電流值，I。表不輸出電流，C ds 表示輸出電容器（即，寄生電容），:表示輸入電壓，N為變壓器的匝數(shù)比，Drff表示有效占 空比，并且T表示開關(guān)的啟動時間。
[0046] 參照圖3A，作為模式1如圖2的區(qū)段t0到tl，當在t0到tl時間，Ml和M3處于 開啟狀態(tài)且M2和M4處于斷開狀態(tài)時，初級側(cè)電流在從輸入電源Vin到Ml、變壓器和M3的 路徑中流通，并且次級側(cè)電流通過諧振電容器Cr、諧振電感器Lr、D4和D2而流動。在該配 置中，電流以諧振方式在諧振電容器和諧振電感器中流動。
[0047] 參照圖3B，如由進入模式2所說明的區(qū)段tl到t2,當Ml斷開時，Ml的輸出電容器 被充電并且M2的輸出電容器開始放電。初級側(cè)電流使用磁化電感Lm和輸出電流給Ml的 輸出電容器充電，并且M2的輸出電容器放電至0。即，M2實施零電壓開關(guān)。
[0048] 參照圖3C，如由進入模式3所說明的區(qū)段t2到t3,當M2開啟時，在磁化電感處的 電流產(chǎn)生續(xù)流，并且感應(yīng)的輸出電流和諧振電流的負載被傳輸?shù)街C振電容器Cr和諧振電 感器Lr。
[0049] 參照圖3D，如由進入模式4所說明的區(qū)段t3到t4,當M3斷開時，M3的輸出電容 器被充電并且M4的輸出電容器開始放電。在初級側(cè)電流處僅有磁化電流存在，并且M3的 輸出電容器由磁化電流充電，且M4的輸出電容器被放電至0。即，M4實施零電壓開關(guān)。
[0050] 參照圖3E，如由進入模式5所說明的區(qū)段t4到t5,當M4開啟時，電流流入M4和 M2,且初級側(cè)電流流入輸入電源Vin、M4和變壓器側(cè)，且次級側(cè)電流流過D1、輸出電源V0、 D3、諧振電感器Lr和諧振電容器Cr。在該配置中，電流以諧振的方式流入諧振電感器Lr和 諧振電容器Cr。
[0051] 參照圖3F，如由進入模式6所說明的區(qū)段t5到t5,當M2斷開時，M2的輸出電容 器就被充電，并且Ml的輸出電容器開始放電。在此，M2的輸出電容器由磁化電感Lm和輸 出電流充電，且Ml的輸出電容器通過輸出電流和磁化電流放電至0。即，Ml實施零電壓開 關(guān)。
[0052] 參照圖3G，如由進入模式7所說明的區(qū)段t6到t7,當Ml開啟時，通過變壓器的初 級側(cè)的磁化電流和感應(yīng)的輸出電流產(chǎn)生續(xù)流。即，初級側(cè)電流流入M4和初級側(cè)變壓器，并 且次級側(cè)電流流過諧振電容器Cr、諧振電感器Lr、D4、輸出電源VO和D2。在該配置中，電 流以諧振的方式流入諧振電容器Cr和諧振電感器Lr。
[0053] 參照圖3H，如由進入模式8所說明的區(qū)段t7到t8，當M4斷開時，M4的輸出電容 器被充電并且M3的輸出電容器開始放電。即，通過磁化電流，M4的輸出電容器被充電并且 M3的輸出電容器放電至0。即，M3實施零電壓開關(guān)。
[0054] 同時，為驗證使用根據(jù)本申請實施方式的相移開關(guān)方法的LC諧振變換器電路的 操作，可通過將輸入電壓設(shè)定為DC 270V，將輸出設(shè)定為48V、30A、1. 5kW，并將開關(guān)頻率設(shè) 定為83kHz來進行模擬。
[0055] 如上所述，根據(jù)本申請的實施方式，能夠使用相移開關(guān)方法來促進零電壓開關(guān)，并 能夠在不使用諸如輸出電感器的輸出過濾器的情況下通過使用諧振電路的諧振來限制電 流，其中諧振電路的次級電流側(cè)具有諧振電感器和諧振電容器。進一步，根據(jù)本申請的實施 方式，能夠通過使用相移開關(guān)方法和磁化電感Lm對寄生電容器進行充電和放電來促進零 電壓開關(guān)。進一步，根據(jù)本申請的實施方式，能夠通過用相移開關(guān)方法使用從變壓器的次級 側(cè)感應(yīng)得到的輸出電流和磁化電感Lm來提供開關(guān)Ml和M2的零電壓開關(guān)，并通過使用磁化 電感Lm提供開關(guān)M3和M4的零電壓開關(guān)。進一步地，根據(jù)本申請的實施方式，能夠在無輸 出電感器的情況下通過諧振限制電流，在變壓器的次級側(cè)的橋式整流電路單元中安裝具有 低電壓應(yīng)力的元件。
[0056] 如上所述，盡管參照實施方式和附圖描述了本申請，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該清 楚本申請不限于此，相反，可以在未背離隨附權(quán)利要求中所限定的保護范圍的情況下作出 各種修改和替換。
【主權(quán)項】
1. 一種使用相移開關(guān)方法的LC諧振變換器，包括： 開關(guān)單元，其被配置為接收基于相移控制的開關(guān)信號并且當存在輕負載時，在超前橋 臂電路和滯后橋臂電路中執(zhí)行零電壓開關(guān)； 變壓器，其被配置為將所述開關(guān)單元的輸出電壓作為預定電平的電壓輸出； 諧振電路單元，其被設(shè)置于所述變壓器的次級側(cè)并且被配置為轉(zhuǎn)換從所述變壓器傳輸 的交流電壓的頻率特性；以及， 橋式整流電路單元，其被配置為整流所述交流電壓，其中該交流電壓的頻率特征被轉(zhuǎn) 換成直流電壓。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC諧振變換器，其中， 所述開關(guān)單元包括每個均配置有兩個開關(guān)的超前橋臂電路LE和滯后橋臂電路LA，并 且所述超前橋臂電路LE和所述滯后橋臂電路LA具有50%的占空比并互補操作。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LC諧振變換器，其中， 所述超前橋臂電路LE的開關(guān)Ml和M2使用磁化電感Lm和輸出電流來實施零電壓開關(guān)， 且所述滯后橋臂電路LA的開關(guān)M3和M4使用所述磁化電感Lm來實施零電壓開關(guān)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的LC諧振變換器，其中， 所述超前橋臂電路LE配置有兩個開關(guān)Ml和M2，所述滯后橋臂電路LA配置有兩個開關(guān)M3和M4,所述開關(guān)Ml、M2、M3和M4中的每一個分別連接到反并聯(lián)二極管Dl、D2、D3和D4， 并且每個反并聯(lián)二極管的兩端均連接到輸出電容器Cl、C2、C3和C4。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LC諧振變換器，其中， 所述變壓器的初級側(cè)端子被連接在所述超前橋臂電路LE的所述兩個開關(guān)Ml與M2之 間以及所述滯后橋臂電路LA的所述兩個開關(guān)M3與M4之間。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC諧振變換器，其中， 進一步包括被連接在所述兩個開關(guān)Ml與M2之間和所述兩個開關(guān)M3與M4之間的磁化 電感器。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC諧振變換器，其中， 所述諧振電路單元被連接到所述橋式整流電路單元。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC諧振變換器，其中， 所述諧振電路單元包括諧振電感器Lr和諧振電容器Cr。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC諧振變換器，其中， 所述諧振電路單元包括彼此串聯(lián)連接的諧振電感器Lr和諧振電容器Cr。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種使用相移開關(guān)方法的LC諧振變換器，其包括：開關(guān)單元，其被配置為接收基于相移控制的開關(guān)信號并且當存在輕負載時，在超前橋臂電路和滯后橋臂電路中執(zhí)行零電壓開關(guān)(ZVS)；變壓器，其被配置為將開關(guān)單元的輸出電壓作為預定電平的電壓輸出；諧振電路單元，其被配置為轉(zhuǎn)換從變壓器傳輸?shù)慕涣麟妷旱念l率特性；以及橋式整流電路單元，其被配置為整流交流電壓，其中該交流電壓的頻率特征被轉(zhuǎn)換成直流電壓。
【IPC分類】H02M3/28
【公開號】CN105375767
【申請?zhí)枴緾N201410831779
【發(fā)明人】金鐘弼, 李宇寧, 成玄旭, 河昇佑, 李埈榮
【申請人】現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社, 明知大學校產(chǎn)學協(xié)力團
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2014年12月26日
【公告號】US20160049858