专利名称：功率转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及功率转换器以及功率转换的方法。
背景技术：
功率转换器广泛用在许多应用中，从而为消费者提供DC电流或电压。在一些应用中，相同的应用中需要多个输出来传递不同的电压/电流。图1示出了现有功率转换器的状态的示例。现有技术的转换器状态应用所谓的后调节，以根据功率转换器所产生的一个或多个未调节电平来产生辅助输出电压。例如，图1 示出了谐振功率转换器。向谐振转换器的干线提供整流干线(50-60HZ)或DC电压。全局控制回路确保对干线输出V。utlfeg)的紧密调节。利用干线转换器中包含的隔离变压器上的附加绕组或抽头，可以容易地产生附加的未调节电压V。utx(unreg)。然而，在许多情况下未调节电压过于粗略或者对于最终的应用而言有很大变化。应用具有局部控制的后调节器，以产生良好受控的电平V。utxteg)。通常，所述具有局部控制的后调解器是开关模式功率转换器 (降压转换器、升压转换器、降压-升压转换器)，开关模式功率转换器包括庞大的无源组件 (L1, C02)和昂贵且低效的功率半导体(S1, S2)，如图2和图3的示例所示。
发明内容
因此，需要提供一种功率转换器，该功率转换器更容易集成，并且能够以最小的改动来产生最多的输出信号。因此，本发明的目的是提供一种功率转换器，包括初级绕组，接收初级交流电压；第一次级电路，磁耦合至初级绕组，第一次级电路产生第一次级输出信号；第二次级电路，磁耦合至初级绕组；后调节器，耦合至第二次级电路；后调节器包括开关，开关控制功率流动，并且与第一输出信号的每个过零点同步。本发明由独立权利要求来限定。从属权利要求限定了有利实施例。上述转换器容易产生多个输出信号，并且可以容易地缩放，S卩，仅通过倍增次级电路和后调节电路，就可以将上述转换器适配为产生更多的输出信号。在本发明的实施例中，第二次级电路产生第二输出信号，开关在第二输出信号的过零点处断开。在实施例中，开关通过电感器耦合至第二次级信号。这提高输出信号的平滑性。电感器可以是单独的组件，或者可以(部分地)集成在功率转换器变压器中。甚至，电感器提高了输出二极管的导通角，从而减小了输出电流的波峰因数。在另一实施例中，第一次级电路包括磁耦合至初级绕组的第一次级绕组；第二次级电路包括磁耦合至初级绕组的第二次级绕组；初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组包含在谐振功率转换器中。谐振功率转换器可以耦合至整流干线。整流干线还可以得自于50-60HZ干线。备选地，电源可以是单独的DC电源，如电池。在另一实施例中，提供了一种功率转换方法，该方法包括以下步骤向初级绕组提供初级交流电压；与初级绕组磁耦合的第一次级电路产生第一次级输出信号；第一次级输出信号用于使后调节器中包含的开关断开，后调节器耦合至第二次级电路。
通过对附图的示例描述，上述和其他优点将变得清楚，附图中图1示出了具有多个输出的现有功率转换器；图2示出了具有多个输出的现有功率转换器的更详细视图；图3示出了现有的后调节器；图4示出了根据本发明的功率调节器；图5示出了根据本发明的功率转换器的波形。
具体实施例方式图4示出了根据本发明的功率调节器。功率调节器包括初级绕组np，初级绕组np连接至传统的脉动电压，或者初级绕组 是串联谐振电路10的一部分。脉动电压可以是干线(50-60HZ)。备选地，可以从直流 (DC)电源为谐振转换器供电。功率转换器还包括第一次级绕组nsl和第二次级绕组ns2。如下文中描述的，第一次级绕组nsl提供第一输出信号ID1，第一输出信号IDl用作转换器的第一输出以及用作第二调节器的基准信号。电阻器Rl和电容器Cl表示第一输出信号的负载。第一次级绕组和第二次级绕组分别都包括两个相同的绕组。功率转换器还具有第二次级绕组ns2。第二次级绕组ns2提供第二输出信号ID2。 需要提到的是，功率转换器可以包括多于两个次级绕组，因此功率转换器可以采用与本申请中描述的功率转换器相类似的方式来产生多于两个输出信号。第一次级绕组和第二次级绕组可以分别都包括两个相同的绕组。第二输出信号连接至小电感器L2和开关S3，将第二输出信号传递至第二负载，第二负载包括电阻器R2和电容器C2。结合图5可以更好地理解功率转换功能，图5描述了根据本发明的功率转换器的波形。可以将来自变压器的电流的一部分转移到第二次级绕组ns2。该电流在开关S3开始导通时开始流动，并且通过自然换向而停止。开关S3应当在来自变压器的电流改变极性之前断开。通过检测第一次级绕组nsl上或第二次级绕组ns2上的电压或者通过S3的电流， 来执行这一操作。这种控制方法确保了零电流切换，零电流切换提高了功率效率(即，减小了切换损耗)，并且避免了开关S3上的电压尖峰。因为使用了抽头电压，所以L2上的电压 *第二乘积现在要小得多。使S3的关断与谐振转换器输出绕组同步，dT是控制参数dT越大，功率越大。
应注意，本发明的保护范围不限于本文描述的实施例。本发明的保护范围也不受权利要求中的附图标记的限制。词语“包括”不排除权利要求中提到的部分以外的其他部分。构成本发明的一部分的装置可以以专用硬件的形式来实现，也可以以编程用途的处理器的形式来实现。本发明在于每个新特征或者这些特征的组合。
权利要求
1.一种功率转换器，包括初级绕组(np)，接收初级交流电压；第一次级电路(nsl，Dla, Dlb)，磁耦合至初级绕组(np)，第一次级电路产生第一次级输出信号(Idi)；第二次级电路(ns2，D2a，D^)，磁耦合至初级绕组(np)并且产生第二次级信号(I112)；后调节器(20)，耦合至第二次级电路(ns2，D2a，D2b)；后调节器Q0)包括开关(S3)，开关(S3)在第一输出信号(Idi)的过零点处断开。
2.根据权利要求1所述的功率转换器，其中，第二次级电路(ns2，D2a，D2b)产生第二输出信号(ID2)，开关(S3)在第二输出信号(Id2)的过零点处断开。
3.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的功率转换器，其中，第二输出信号是第一次级绕组(nsl)上的电流(ID1，ID2)或电压，或者是第二次级绕组(nS2)上的电压。
4.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的功率转换器，其中，开关(S3)经由电感器(U)耦合至第二次级信号(Id2)。
5.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的功率转换器，其中，电感器与功率转换器的变压器集成在一起。
6.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的功率转换器，其中，第一次级电路包括磁耦合至初级绕组(np)的第一次级绕组(risl)；第二次级电路包括磁耦合至初级绕组(np)的第二次级绕组(ris2)；初级绕组(np)、第一次级绕组(Iisl)和第二次级绕组(ris2)包含于谐振功率转换器中。
7.根据权利要求6所述的功率转换器，其中，谐振功率转换器耦合至整流干线。
8.—种功率转换方法，包括以下步骤向初级绕组提供初级交流电压；与初级绕组(np)磁耦合的第一次级电路(nsl，Dla，Dlb)产生第一次级输出信号(Idi)；第一次级输出信号或第二输出信号用于使后调节器00)中包含的开关断开，后调节器00)耦合至第二次级电路(ns2，D2a, D2b)。
全文摘要
本发明涉及一种功率转换器和一种功率转换方法。该功率转换器包括初级绕组(np)，接收初级交流电压。该转换器还包括磁耦合至初级绕组(np)的第一次级电路(ns1，D1a，D1b)，第一次级电路产生第一次级输出信号(ID1)；该转换器还包括磁耦合至初级绕组(np)的第二次级电路(ns2，D2a，D2b)。该转换器包括耦合至第二次级电路(ns2，D2a，D2b)的后调节器(20)，后调节器(20)包括开关(S3)，开关(S3)在第一输出信号(ID1)的每个过零点处断开。
文档编号H02M1/32GK102244473SQ20111012374
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月10日 优先权日2010年5月11日
发明者卡塔兹纳·诺沃克, 吉安·霍赫扎德, 帕特里克·E·G·斯梅茨, 弗朗斯·潘谢尔, 拉姆斯沃·施莱沙, 汉斯·哈贝尔施塔特 申请人:Nxp股份有限公司