一種諧振直流/直流變換器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及直流電源變換技術，并且更具體地，設及一種諧振直流/直流變換器。
[0002]
【背景技術】： 諧振變換器由于其簡單的電路拓撲，W及能夠在全負載范圍實現(xiàn)軟開關的特性，被廣 泛應用于電源等產(chǎn)品。諧振變換器雖然有諸多優(yōu)點，但仍存在些許不足，比如輸出電壓范圍 較窄，尤其是輕載或空載時，輸出電壓受限于電壓增益而無法繼續(xù)下調(diào)。
[0003] W化C諧振直流/直流變換器為例，圖1為全橋化C諧振電路的基本形式，本電路采 用變頻調(diào)制控制，在不考慮死區(qū)的理想情況下，開關管S1、S4與S2、S3互補對稱驅(qū)動，占空比 設為50%。那么輸出電壓增益M可表示為：
(1) 式中V〇、Vin分別為輸出、輸入電壓，fs為開關頻率，Lr為諧振電感，Lm為勵磁電感，Cr為諧 振電容，
，己為諧振頻率，fn為歸一化頻率，k為電感系數(shù)。
[0004] 當諧振變換器工作在輕載或空載時，對應的開關頻率fs大于諧振頻率fr。分析式1 可知，上述狀態(tài)下電壓增益M反比于開關頻率fs、正比于電感系數(shù)k。理論上，增大開關頻率 能夠獲取較小的電壓增益，但在實際應用中由于變壓器和開關元件分布電容的影響，使得 輸出電壓增益曲線新增一個諧振點，導致化C諧振電路工作在高頻狀態(tài)時，M反而隨fs的增 大而增大；至于通過減小電感系數(shù)k使電壓增益曲線變睹，從而獲取較小高頻增益的方法， 將增大磁忍損耗和導通損耗導致效率下降。
[0005] 目前，針對諧振變換器輸出電壓范圍窄的問題，比較常用的處理方法是采用間歇 式控制模式，也就是俗稱的打嗎模式。該方法在期望電壓受限于電壓增益下限無法輸出時， 驅(qū)動開啟間歇式工作模式，即W固定開關頻率(比如最大開關頻率巧區(qū)動開關管，一段時間 后停止驅(qū)動，隨后又開啟，不斷重復。間歇式控制模式能夠有效拓寬輸出電壓下限，但缺點 同樣明顯，輸出電壓紋波較大，并且封波后管子首次導通為硬開通增加了開關損耗，因此必 須升級包括輸出電容和開關元件在內(nèi)的器件應力。
[0006] 可見，W上S種方法對擴展全橋化C諧振變換器輸出電壓范圍都存在不同缺陷。同 樣的，理論上分析，上述方法在其他諧振變換器應用中都存在類似不足。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】
： 本發(fā)明目的在于提供一種諧振直流/直流變換器，W解決現(xiàn)有諧振直流/直流變換器輸 出電壓范圍窄的問題，尤其是針對變換器工作在輕載或空載時，輸出電壓受限于電壓增益 無法下調(diào)的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案是： 一種諧振直流/直流變換器，包括直流源單元、功率變換單元、控制單元和輸出整流單 元，直流源單元與功率變換單元連接W便為該功率變換單元提供能量;其特征在于所述功 率變換單元包括諧振電路和至少一路移相電路，移相電路包括至少一對第一開關元件Sl、 S2和至少一顆移相電感La,移相電感一端與第一開關元件S1、S2的橋節(jié)點相連，另一端則禪 接至諧振電路;控制單元驅(qū)動功率變換單元每一開關元件，根據(jù)輸出整流單元反饋信號計 算開關頻率和第一開關元件的移相角。
[0008] 進一步地，所述至少一路移相電路包括兩路或多路并聯(lián)的移相電路。
[0009] 進一步地，所述一對第一開關元件，其中一個開關元件與所述直流源正極相連，另 一個開關元件與所述直流源負極相接，并且兩開關元件相互連接，其橋節(jié)點禪接至所述移 相電感。
[0010] 進一步地，所述一對第一開關元件是絕緣柵雙極型晶體管IGBT或金屬氧化物半導 體場效應管MOSFET等半導體開關。
[0011] 進一步地，所述控制單元包括輸出電流采樣元件、輸出電壓采樣元件和控制器。
[0012] 進一步地，所述控制單元根據(jù)所述輸出采樣，調(diào)整移相角在0°至180°之間變化，擴 展所述諧振電路的輸出電壓增益范圍。
[0013] 進一步地，所述輸出整流單元包括至少用一只二極管或一只同步整流器件實現(xiàn)的 全橋整流、全波整流、倍壓整流和倍流整流等整流電路。
[0014] 進一步地，所述諧振直流/直流變換器適用于串聯(lián)方案。
[0015] 進一步地，所述諧振直流/直流變換器可W擴展為兩路W上的多路并聯(lián)，實現(xiàn)交 錯。
[0016] 本發(fā)明有益的技術效果在于，在諧振直流/直流變換器中增加了移相電路，并在原 變頻調(diào)制控制方式的基礎上引入了移相控制方式，解決了諧振變換器工作在輕載或空載 時，輸出電壓受限于電壓增益無法下調(diào)的問題，從而拓寬了輸出電壓范圍。
[0017]【附圖說明】： 下面描述的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng) 造性勞動的前提下，還可W根據(jù)運些附圖獲得其他附圖。
[0018] 圖1為全橋化打皆振直流/直流變換器示意圖； 圖2為本發(fā)明諧振直流/直流變換器一種實施例的電路示意圖； 圖3為圖2所示變換器移相0°的等效電路示意圖； 圖4為圖2所示變換器移相180°的等效電路示意圖； 圖5為本發(fā)明諧振直流/直流變換器另一種實施例的電路示意圖； 圖6為一種多路移相的諧振直流/直流變換器示意圖； 圖7為一種串聯(lián)的諧振直流/直流變換器示意圖； 圖8為另一種串聯(lián)的諧振直流/直流變換器示意圖； 圖9為一種兩路交錯并聯(lián)的諧振直流/直流變換器示意圖； 圖10為另一種兩路交錯并聯(lián)的諧振直流/直流變換器示意圖； 圖11為一種多路交錯并聯(lián)的諧振直流/直流變換器示意圖； 圖12為本發(fā)明諧振直流/直流變換器各實施例的原理框圖。
[0019] 具體實施方法： W下描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施 例，本領域普通技術人員在沒有創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā) 明保護的范圍。
[0020] 實施例一 如圖2所示，諧振直流/直流變換器20包括直流源單元21、功率變換單元22、控制單元23 和輸出整流單元24,其中直流源單元21為功率變換單元22提供能量，功率變換單元22除諧 振電路外包括至少一路移相電路，控制單元23根據(jù)輸出整流單元24的采樣信號輸出功率變 換單元22開關元件的工作頻率和移相角。由此可見，諧振直流/直流變換器20通過引入移相 電路，實現(xiàn)諧振電路寬輸出電壓范圍的目標。
[0021] 功率變換單元22包括諧振電路和移相電路。本實施例中諧振電路采用全橋化C諧 振直流/直流變換器，第五開關元件S5、第六開關元件S6與第屯開關元件S7、第八開關元件 S8互補對稱驅(qū)動，諧振元件的排列優(yōu)選諧振電感Lr、諧振電容Cr和變壓器T，即諧振電感以的 第一端禪合至第五開關元件S5和第六開關元件S6的橋節(jié)點，第二端連接至諧振電容Cr,Cr再 與變壓器T相連，變壓器T另一端最終禪接至第屯開關元件S7和第八開關元件S8的橋節(jié)點。 此外，移相電路優(yōu)選包括第九開關元件S9、第十開關元件SlO和移相電感La。其中第九開關 元件S9和第十開關元件SlO相連，而S9-端與直流電源正極相連，SlO與直流電源負極相接； 移相電感La-端禪接至第九開關元件S9和第十開關元件SlO的橋節(jié)點，另一端則與諧振電 感以和諧振電容Cr的接面節(jié)點相連。一般而言，開關元件可W