专利名称：两级共振转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及转换器拓扑领域。更具体而言，本发明涉及一种两级共振DC/DC转换器。
背景技术：
在DC/DC转换器中，将DC输入电压转换成更低DC输出电压。为了满足安全要求， 通常需要精确调节输出电压并且到输出隔离的输入是有必要的。
图I是现有技术的两级转换器100的示意图。两级转换器100包括功率因子校正 (PFC)升压转换器120和隔离降压型转换器140。PFC升压转换器120向隔离降压型转换器 140提供高电压DC电流。隔离降压型转换器140将高电压DC电流转换成低电压DC电流。
在这一转换器和其它现有技术的转换器中，第二级的开关在硬切换条件之下工作从而造成高切换损耗并且由此影响转换器的总效率而且限制切换频率。此外，第二级需要用于在异常条件期间、比如在输出短路期间提供过电流保护的限流电路。对过电流保护的这一需要增加了控制电路的复杂性。
在本领域中需要的是一种减少切换损耗的简化DC/DC转换器设计。 发明内容
在本发明的一个方面中，一种共振转换器包括可控电流源；共振储能电路，耦合到电流源；以及隔离降压型转换器，耦合到共振储能电路。隔离降压型转换器具有输出。共振储能电路使隔离降压型转换器中的开关能够在软切换条件下切换。
在一些实施例中，可控电流源是开关模式型电流源。在一些实施例中，共振转换器还包括功率因子校正(PFC)升压转换器，耦合到可控电流源的输入，其中PFC升压转换器被配置成向可控电流源的输入提供电压。在一些实施例中，PFC升压转换器被配置成向可控电流源的输入提供DC输入电压，并且隔离降压型转换器被配置成向隔离降压型转换器的输出提供DC输出电压。在一些实施例中，隔离降压型转换器包括由半桥转换器、全桥转换器和推挽转换器所构成的群组中的一个。
在一些实施例中，隔离降压型转换器包括推挽转换器，推挽转换器包括变压器， 具有第一初级绕组、第二初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，其中可控电流源耦合到在第一初级绕组与第二初级绕组之间的节点以形成初级中心抽头；第一初级开关，耦合于第一初级绕组与可控电流源之间；以及第二初级开关，耦合于第二初级绕组与可控电流源之间。
在一些实施例中，推挽转换器还包括第一次级二极管，耦合于第一次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间；以及第二次级二极管，耦合于第二次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间。
在一些实施例中，推挽转换器还包括第一初级电感器，耦合于第一初级绕组与第一初级开关之间；以及第二初级电感器，耦合于第二初级绕组与第二初级开关之间。
在一些实施例中，推挽转换器还包括第一次级电感器，耦合于第一次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间；以及第二次级电感器，耦合于第二次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间。
在一些实施例中，推挽转换器还包括第一次级开关，耦合于第一次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间；以及第二初级开关，耦合于第二初级绕组与隔离降压型转换器的输出之间。
在一些实施例中，隔离降压型转换器包括全桥转换器，全桥转换器包括变压器， 具有第一初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组；第一初级开关，耦合于第一初级绕组的第一端子与可控电流源之间；第二初级开关，耦合于第一初级绕组的第二端子与可控电流源之间；第三初级开关，耦合于第一初级绕组的第一端子与可控电流源之间，其中第一初级开关和第三初级开关通过共同节点耦合到第一初级绕组的第一端子；以及第四初级开关， 耦合于第一初级绕组的第二端子与可控电流源之间，其中第二初级开关和第四初级开关通过共同节点耦合到第一初级绕组的第二端子。
在一些实施例中，全桥转换器还包括第一次级二极管，耦合于第一次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间；以及第二次级二极管，耦合于第二次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间。
在一些实施例中，全桥转换器还包括耦合于第一初级绕组的第一端子与第一初级开关和第三初级开关的共同节点之间的初级电感器。
在一些实施例中，全桥转换器还包括耦合于第一次级绕组和第二次级绕组之间的共同节点与隔离降压型转换器的输出之间的次级电感器。
在一些实施例中，全桥转换器还包括第一次级开关，耦合于第一次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间；以及第二次级开关，耦合于第二次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间。
在一些实施例中，隔离降压型转换器包括半桥转换器，半桥转换器包括变压器， 具有第一初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组；第一初级开关，耦合于第一初级绕组的第一端子与可控电流源之间；第二初级开关，耦合于第一初级绕组的第一端子与可控电流源之间，其中第一初级开关和第二初级开关通过共同节点耦合到第一初级绕组的第一端子。
在一些实施例中，半桥转换器还包括第一次级二极管，耦合于第一次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间；以及第二次级二极管，耦合于第二次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间。
在一些实施例中，半桥转换器还包括耦合于第一初级绕组的第一端子与第一初级开关和第二初级开关的共同节点之间的初级电感器。
在一些实施例中，半桥转换器还包括耦合于第一次级绕组和第二次级绕组之间的共同节点与隔离降压型转换器的输出之间的次级电感器。
在一些实施例中，半桥转换器还包括第一次级开关，耦合于第一次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间；以及第二次级开关，耦合于第二次级绕组与隔离降压型转换器的输出之间。
图I是现有技术的两级转换器的示意图。
图2是根据本发明原理的两级共振转换器的一个实施例的示意图。
图3是根据本发明原理的运用推挽(push-pull)转换器的两级共振转换器的一个实施例的示意图。
图4A是根据本发明原理的两级共振转换器的第一级的一个实施例的波形图。
图4B是根据本发明原理的两级共振转换器的第二级的一个实施例的波形图。
图5是根据本发明原理的运用推挽转换器的两级共振转换器的另一实施例的示意图。
图6是根据本发明原理的运用推挽转换器的两级共振转换器的又一实施例的示意图。
图7是根据本发明原理的运用全桥(full-bridge)转换器的两级共振转换器的一个实施例的示意图。
图8是根据本发明原理的运用全桥转换器的两级共振转换器的另一实施例的示意图。
图9是根据本发明原理的运用全桥转换器的两级共振转换器的又一实施例的示意图。
图10是根据本发明原理的运用半桥(half-bridge)转换器的两级共振转换器的一个实施例的示意图。
图11是根据本发明原理的运用半桥转换器的两级共振转换器的另一实施例的示意图。
图12是根据本发明原理的运用半桥转换器的两级共振转换器的又一实施例的示意图。
图13是根据本发明原理的可控DC电流源的一个实施例的示意图。
具体实施方式
呈现以下描述以使本领域普通技术人员能够进行以及运用本发明，并且在专利申请及其要求的上下文中提供以下描述。对描述的实施例的各种修改对本领域技术人员是显而易见的，并且这里的通用原理可以应用于其它实施例。因此，本发明并非旨在于限于所示实施例而是将被赋予与这里描述的原理和特征一致的最广范围。
图2是根据本发明原理的两级共振转换器200的一个实施例的示意图。两级共振转换器200包括功率因子校正(PFC)升压转换器220，该PFC升压转换器耦合到可控电流源230的输入，该可控电流源耦合到共振储能电路和隔离降压型转换器240。PFC升压转换器220向可控电流源230提供高电压DC电流。可控电流源230向共振储能电路和隔离降压型转换器240提供恒定DC电流，该共振储能电路和隔离降压型转换器将恒定电流转换成低电压DC电流。隔离降压型转换器240向它的输入提供这一低电压DC电流。在一些实施例中，可控电流源230是开关模式型电流源。在一些实施例中，隔离降压型转换器240包括由半桥转换器、全桥转换器和推挽转换器构成的群组中的一个。
图3是根据本发明原理的运用推挽转换器的两级共振转换器300的一个实施例的示意图。两级共振转换器300包括可控DC电流源330和变压器340。变压器包括第一初级绕组P1、第二初级绕组P2、第一次级绕组SI和第二次级绕组S2。可控电流源330耦合到在第一与第二初级绕组P1、P2之间的节点342以形成初级中心抽头。第一初级开关344耦合于第一初级绕组Pl与可控电流源330之间。第二初级开关346耦合于第二初级绕组P2与可控电流源330之间。
在一些实施例中，第一次级二极管356耦合于第一次级绕组SI与隔离降压型转换器的输出之间，并且第二次级二极管358耦合于第二次级绕组S2与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，隔离降压型转换器的输出耦合到负载电阻器354。在一些实施例中，输出电容器360并联I禹合于变压器340与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，第一初级电感器352耦合于第一初级绕组Pl与第一初级开关344之间，并且第二初级电感器350耦合于第二初级绕组P2与第二初级开关346之间。在一些实施例中，共振电容器348并联耦合于可控DC电流源330与变压器340之间。共振电容器348与第一初级电感器352和第二初级电感器350 —起形成共振储能电路。
图4A图示了根据本发明原理的两级共振转换器的第一级的一个实施例的波形图。图4B图示了根据本发明原理的两级共振转换器的第二级的一个实施例的波形图。为了讨论图4A-图4B，提供如下示例，该示例将图3的两级共振转换器300与以下将更具讨论的图13的可控DC电流源1300 —起使用。
在图4A中，从下至上的信号是开关1340的栅极驱动(Vg-Ql)、开关1340的漏极电流(Id-Ql)、二极管1330的电流(IDl)和电感器1350的电流(I-Ll)。当开关1340 (Ql) 接通时，向第一级二极管1330 (Dl)施加输入电压Vin，并且第一级二极管1330(D1)关断。 第一级开关1340(Q1)导通电感器电流。在这一时间段中，从输入功率源1310(Vin)向第二级传送并且同时在第一级电感器1350 (LI)中存储能量。在第一级开关1340 (Ql)关断之后， 第一级二极管1330 (Dl)导通电感器电流，并且存储的电感器能量保持向第二级传送。
在图4B中，从下至上的信号是开关346的栅极驱动(Vg-Q3)、开关344的栅极驱动(Vg-Q2)、开关344的漏极电流(Id-Q2)、二极管358的电流(I-D3)和开关344的漏极到源极的电压(Vds-Q2)。在时间点T0，开关344(Q2)接通并且开关346 (Q3)关断。二极管 358 (D3)和二极管356(D2)均关断，因此变压器次级侧为开路。变压器的初级侧中的电流是励磁电流(magnetizing current),并且它流过开关344 (Q2)、第一初级电感器352 (Lr2) 和第一初级绕组Pl，并且对MOSFET开关344 (Q2)的输出电容放电。在接通点，开关344的漏极电流(Id-Q2)流过MOSFET体二极管，并且在开关344两端的电压(Vds_Q2)近似为零， 从而使开关344(Q2)在ZVS(零电压切换)条件下接通。MOSFET开关344(Q2)的接通损耗低。在时间点Tl，开关344的漏极电流(Id-Q2)达到零，MOSFET开关344 (Q2)的体二极管随着零电流切换而关断，并且电流改变方向而且向MOSFET开关344 (Q2)的正路径(漏极到元件)移位。
从Tl开始，二极管358(D3)接通并且开始导通电流。变压器次级绕组S2的电压被限幅至Vo。因而变压器初级绕组Pl的电压被限幅至N*Vo而N是初级绕组与次级绕组的匝数比。共振电容器348 (Cr)与第一初级电感器352 (Lr2)共振，并且开关344的漏极电流 (Id-Q2)从零增加。电流Id-Q2可以划分成两个部分等于Id3/N并且通过变压器向次级侧传送的共振部分以及励磁部分。在T2点，共振部分减少至零。因而次级二极管358 (D3)在ZCS (零电流切换条件)条件下关断并且减少切换损耗。从T2至T3，二极管电流为零，因而变压器次级侧为“开路”。在初级侧上，仅保留励磁电流。
在T3，驱动信号关断开关344 (Q2)。这是接近ZCS的关断，因为仅少量励磁电流流过开关344(02)33至T4是“停用(dead)时间”，在该时间期间开关344(Q2)和开关346(Q3) 这二者关断。在变压器的初级侧上，励磁电流由两个部分构成(I)开关344的从Q2的漏极流向源极并且对开关344 (Q2)的输出电容充电的漏极电流(Id-Q2);以及(2)开关346的从Q3的源极流向漏极并且对开关346 (Q3)的输出电容放电的漏极电流(Id_Q3)。在时间点 T4，开关344的漏极电流(Id-Q2)已经减少至零，并且所有励磁电流已经流过MOSFET开关 346 (Q3)的体二极管。开关346 (Q3)在ZVS条件下由驱动信号接通。下一个半周期将重复相似工作机制。
图5是根据本发明原理的运用推挽转换器的两级共振转换器500的另一实施例的示意图。两级共振转换器500包括可控DC电流源530和变压器540。变压器540包括第一初级绕组P1、第二初级绕组P2、第一次级绕组SI和第二次级绕组S2。可控电流源530耦合到在第一初级绕组Pl与第二初级绕组P2之间的节点542以形成初级中心抽头。第一初级开关544耦合于第一初级绕组Pl与可控电流源530之间，并且第二初级开关546耦合于第二初级绕组P2与可控电流源530之间。
在一些实施例中，第一次级二极管556耦合于第一次级绕组SI与隔离降压型转换器的输出之间，并且第二次级二极管558耦合于第二次级绕组S2与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，第一次级电感器552耦合于第一次级绕组SI与隔离降压型转换器的输出之间，并且第二次级电感器554耦合于第二次级绕组S2与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，共振电容器548并联稱合于可控DC电流源530与变压器540之间。共振电容器548与第一次级电感器552和第二次级电感器554 —起形成共振储能电路。 在一些实施例中，隔离降压型转换器的输出耦合到负载电阻器550。在一些实施例中，输出电容器560并联耦合于变压器540与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，接地端子562耦合于变压器540与隔离降压型转换器的输出之间。
图6是根据本发明原理的运用推挽转换器的两级共振转换器600的又一实施例的示意图。两级共振转换器600包括可控DC电流源630和变压器640。变压器6400包括第一初级绕组P1、第二初级绕组P2、第一次级绕组SI和第二次级绕组S2。可控电流源630耦合到在第一初级绕组Pl与第二初级绕组P2之间的节点642以形成初级中心抽头。第一初级开关644耦合于第一初级绕组Pl与可控电流源630之间，并且第二初级开关646耦合于第二初级绕组P2与可控电流源630之间。
在一些实施例中，第一初级电感器654耦合于第一初级绕组Pl与第一初级开关 644之间，并且第二初级电感器652耦合于第二初级绕组P2与第二初级开关646之间。在一些实施例中，共振电容器648并联稱合于共振DC电流源630与变压器640之间。共振电容器648与第一初级电感器654和第二初级电感器652 —起形成共振储能电路。在一些实施例中，第一次级开关658耦合于第一次级绕组SI与隔离降压型转换器的输出之间，并且第二次级开关660耦合于第二次级绕组S2与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，隔离降压型转换器的输出耦合到负载电阻器656。在一些实施例中，输出电容器664 并联耦合于变压器640与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，接地端子662耦合于变压器640与隔离降压型转换器的输出之间。
图7是根据本发明原理的运用全桥转换器的两级共振转换器700的一个实施例的示意图。
两级共振转换器700包括可控DC电流源730和变压器740。变压器740包括第一初级绕组P1、第一次级绕组SI和第二次级绕组S2。第一初级开关742耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与可控电流源730之间。第二初级开关744耦合于第一初级绕组Pl的第二端子与可控电流源730之间。第三初级开关746耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与可控电流源730之间。第四初级开关748耦合于第一初级绕组Pl的第二端子与可控电流源730之间。第一初级开关742和第三初级开关746通过共同节点750耦合到第一初级绕组Pl的第一端子。第二初级开关744和第四初级开关748通过共同节点752耦合到第一初级绕组Pl的第二端子。
在一些实施例中，第一次级二极管760耦合于第一次级绕组SI与隔离降压型转换器的输出之间，并且第二次级二极管762耦合于第二次级绕组S2与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，隔离降压型转换器的输出耦合到负载电阻器758。在一些实施例中，输出电容器764并联耦合于变压器740与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，初级电感器756耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与第一初级开关742和第三初级开关746的共同节点750之间。在一些实施例中，共振电容器754并联耦合于可控DC电流源730与变压器740之间。共振电容器754与初级电感器756 —起形成共振储能电路。
图8是根据本发明原理的运用全桥转换器的两级共振转换器800的另一实施例的示意图。两级共振转换器800包括可控DC电流源830和变压器840。变压器840包括第一初级绕组P1、第一次级绕组SI和第二次级绕组S2。第一初级开关842耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与可控电流源830之间。第二初级开关844耦合于第一初级绕组Pl的第二端子与可控电流源830之间。第三初级开关840耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与可控电流源830之间。第四初级开关848耦合于第一初级绕组Pl的第二端子与可控电流源830之间。第一初级开关842和第三初级开关840通过共同节点850耦合到第一初级绕组Pl的第一端子。第二初级开关844和第四初级开关848通过共同节点852耦合到第一初级绕组Pl的第二端子。
在一些实施例中，第一次级二极管858耦合于第一次级绕组SI与隔离降压型转换器的输出之间，并且第二次级二极管860耦合于第二次级绕组S2与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，次级电感器862耦合于如下共同节点与隔离降压型转换器的输出之间，该共同节点在第一次级绕组SI的第二端子和第二次级绕组S2的第一端子之间。在一些实施例中，隔离降压型转换器的输出耦合到负载电阻器856。在一些实施例中，输出电容器864并联耦合于变压器840与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，隔离电容器854并联耦合于可控DC电流源830与变压器840之间。共振电容器854与次级电感器862 —起形成共振储能电路。
图9是根据本发明原理的运用全桥转换器的两级共振转换器900的又一实施例的示意图。两级共振转换器900包括可控DC电流源930和变压器940。变压器940包括第一初级绕组P1、第一次级绕组SI和第二次级绕组S2。第一初级开关942耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与可控电流源930之间。第二初级开关944耦合于第一初级绕组Pl的第二端子与可控电流源930之间。第三初级开关946耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与可控电流源930之间。第四初级开关948耦合于第一初级绕组Pl的第二端子与可控电流源930之间。第一初级开关942和第三初级开关946通过共同节点950耦合到第一初级绕组Pl的第一端子。第二初级开关944和第四初级开关948通过共同节点952耦合到第一初级绕组Pl的第二端子。
在一些实施例中，初级电感器956稱合于第一初级绕组Pl的第一端子与第一初级开关942和第三初级开关946的共同节点950之间。在一些实施例中，共振电容器954耦合于可控DC电流源930与变压器940之间。共振电容器954与初级电感器956 —起形成共振储能电路。在一些实施例中，第一次级开关960耦合于第一次级绕组SI与隔离降压型转换器的输出之间，并且第二次级开关962耦合于第二次级绕组S2与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，隔离降压型转换器的输出耦合到负载电阻器958。在一些实施例中，输出电容器968并联耦合于变压器940与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，接地端子964耦合于变压器940与隔离降压型转换器的输出之间。
图10是根据本发明原理的运用半桥转换器的两级共振转换器1000的一个实施例的示意图。两级共振转换器1000包括可控DC电流源1030和变压器1040。变压器1040包括第一初级绕组P1、第一次级绕组SI和第二次级绕组S2。第一初级开关1042耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与可控电流源1030之间。第二初级开关1044耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与可控电流源1030之间。第一初级开关1042和第二初级开关1044通过共同节点1046耦合到第一初级绕组Pl的第一端子。
在一些实施例中，第一次级二极管1058耦合于第一次级绕组SI与隔离降压型转换器的输出之间，并且第二次级二极管1060耦合于第二次级绕组S2与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，隔离降压型转换器的输出耦合到负载电阻器1056。在一些实施例中，输出电容器1062并联I禹合于变压器1040与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，初级电感器1054耦合于第一初级绕组P的第一端子与第一初级开关1042 和第二初级开关1044的共同节点1046之间。在一些实施例中，第一共振电容器1048和第二共振电容器1050耦合于可控DC电流源1030与变压器1040之间。在一些实施例中，第一共振电容器1048和第二共振电容器1050通过共同节点1052耦合到第一初级绕组Pl的第二端子。第一共振电容器1048和第二共振电容器1050与初级电感器1054 —起形成共振储能电路。
图11是根据本发明原理的运用半桥转换器的两级共振转换器1100的另一实施例的示意图。两级共振转换器1100包括可控DC电流源1130和变压器1140。变压器1140包括第一初级绕组P1、第一次级绕组SI和第二次级绕组S2。第一初级开关1142耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与可控电流源1130之间。第二初级开关1144耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与可控电流源1130之间。第一初级开关1142和第二初级开关1144通过共同节点1146耦合到第一初级绕组Pl的第一端子。
在一些实施例中，第一次级二极管1156耦合于第一次级绕组SI与隔离降压型转换器的输出之间，并且第二次级二极管1158耦合于第二次级绕组S2与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，隔离降压型转换器的输出耦合到负载电阻器1154。在一些实施例中，输出电容器1162并联I禹合于变压器1140与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，第二电感器1160耦合于第一次级绕组SI与第二次级绕组S2的共同节点以及隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，第一共振电容器1148和第二共振电容器1150稱合于可控DC电流源1130与变压器1140之间。在一些实施例中，第一共振电容器1148和第二共振电容器1150通过共同节点1152耦合到第一初级绕组Pl的第二端子。 第一共振电容器1148和第二共振电容器1150与次级电感器1160 —起形成共振储能电路。
图12是根据本发明原理的运用半桥转换器的两级共振转换器1200的又一实施例的示意图。两级共振转换器1200包括可控DC电流源1230和变压器1240。变压器1240包括第一初级绕组P1、第一次级绕组SI和第二次级绕组S2。第一初级开关1242耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与可控电流源1230之间。第二初级开关1244耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与可控电流源1230之间。第一初级开关1242和第二初级开关1244通过共同节点1246耦合到第一初级绕组Pl的第一端子。
在一些实施例中，第一次级开关1258耦合于第一次级绕组SI与隔离降压型转换器的输出之间，并且第二次级开关1260耦合于第二次级绕组S2与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，隔离降压型转换器的输出耦合到负载电阻器1256。在一些实施例中，输出电容器1264并联I禹合于变压器1240与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，接地端子1262耦合于变压器1240与隔离降压型转换器的输出之间。在一些实施例中，初级电感器1254耦合于第一初级绕组Pl的第一端子与第一初级开关1242和第二初级开关1244的共同节点1246之间。在一些实施例中，第一共振·电容器1248和第二共振电容器1250稱合于可控DC电流源1230与变压器1240之间。在一些实施例中，第一共振电容器1248和第二共振电容器1250通过共同节点1252耦合到第一初级绕组Pl的第二端子。第一共振电容器1248和第二共振电容器1250与初级电感器1254 —起形成共振储能电路。
图13是根据本发明原理的可控DC电流源1300的一个实施例的示意图。可控DC 电流源1300包括输入电压供应1310、输入电容器1320、第一级二极管1330、第一级开关 1340和第一级电感器1350。输入电容器1320与生成输入供应电压Vin的输入电压供应 1310并且与第一级二极管1330并联耦合。在一些实施例中，第一级开关1340在增强模式中是N沟道MS0FET。然而设想也可以使用其它类型的开关。第一级开关1340的第一端子 (或者漏极)耦合到输入电压供应1310的正端子和输入电容器1320的第一端子。第一级开关1340的第三端子(或者源极)耦合到第一级二极管1330的负极端子和第一级电感器 1350的第一端子。输入电容器1320的第二端子耦合到输入电压供应1310的负端子和第一级二极管1330的正极端子。此外，第一级二极管1330的正极端子也耦合到输入电压供应1310的负端子。可控电流源1300可以用于先前关于图2-图3和图5-图12示出和讨论的任何可控DC电流源。另外，设想本发明可以运用除了图13中所示设计之外的用于可控电流源的备选实施例。
已经在并入细节的具体实施例方面描述本发明以有助于理解本发明的构造和操作原理。这里对具体实施例及其细节的这样的引用并非旨在于限制所附权利要求的范围。 本领域技术人员将容易清楚可以进行其它各种修改，并且等效单元可以对于为了示例而选择的实施例中的元件加以替换而未脱离如权利要求限定的本发明的精神实质和范围。
权利要求
1.一种共振转换器，包括 可控电流源； 共振储能电路，耦合到所述电流源；以及 隔离降压型转换器，耦合到所述共振储能电路，所述隔离降压型转换器具有输出； 其中所述共振储能电路使得所述隔离降压型转换器中的开关能够在软切换条件下切换。
2.根据权利要求I所述的共振转换器，其中所述可控电流源是开关模式型电流源。
3.根据权利要求I所述的共振转换器，还包括功率因子校正(PFC)升压转换器，耦合到所述可控电流源的输入，其中所述PFC升压转换器被配置成向所述可控电流源的所述输入提供电压。
4.根据权利要求3所述的共振转换器，其中 所述PFC升压转换器被配置成向所述可控电流源的所述输入提供DC输入电压；以及 所述隔离降压型转换器被配置成向所述隔离降压型转换器的所述输出提供DC输出电压。
5.根据权利要求I所述的共振转换器，其中所述隔离降压型转换器包括由半桥转换器、全桥转换器和推挽转换器构成的群组中的一个。
6.根据权利要求5所述的共振转换器，其中所述隔离降压型转换器包括推挽转换器，所述推挽转换器包括 变压器，具有第一初级绕组、第二初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组，其中所述可控电流源耦合到所述第一初级绕组与第二初级绕组之间的节点以形成初级中心抽头；第一初级开关，耦合于所述第一初级绕组与所述可控电流源之间；以及第二初级开关，耦合于所述第二初级绕组与所述可控电流源之间。
7.根据权利要求6所述的共振转换器，其中所述推挽转换器还包括 第一次级二极管，耦合于所述第一次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间；以及 第二次级二极管，耦合于所述第二次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间。
8.根据权利要求6所述的共振转换器，其中所述推挽转换器还包括 第一初级电感器，耦合于所述第一初级绕组与所述第一初级开关之间；以及 第二初级电感器，耦合于所述第二初级绕组与所述第二初级开关之间。
9.根据权利要求6所述的共振转换器，其中所述推挽转换器还包括 第一次级电感器，耦合于所述第一次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间；以及 第二次级电感器，耦合于所述第二次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间。
10.根据权利要求6所述的共振转换器，其中所述推挽转换器还包括 第一次级开关，耦合于所述第一次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间；以及 第二次级开关，耦合于所述第二次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间。
11.根据权利要求5所述的共振转换器，其中所述隔离降压型转换器包括全桥转换器，所述全桥转换器包括 变压器，具有第一初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组； 第一初级开关，耦合于所述第一初级绕组的第一端子与所述可控电流源之间； 第二初级开关，耦合于所述第一初级绕组的第二端子与所述可控电流源之间； 第三初级开关，耦合于所述第一初级绕组的所述第一端子与所述可控电流源之间，其中所述第一初级开关和所述第三初级开关通过共同节点耦合到所述第一初级绕组的所述第一端子；以及 第四初级开关，耦合于所述第一初级绕组的所述第二端子与所述可控电流源之间，其中所述第二初级开关和所述第四初级开关通过共同节点耦合到所述第一初级绕组的所述 弟一觸子。
12.根据权利要求11所述的共振转换器，其中所述全桥转换器还包括 第一次级二极管，耦合于所述第一次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间；以及 第二次级二极管，耦合于所述第二次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间。
13.根据权利要求11所述的共振转换器，其中所述全桥转换器还包括耦合于所述第一初级绕组的所述第一端子与所述第一初级开关和所述第三初级开关的所述共同节点之间的初级电感器。
14.根据权利要求11所述的共振转换器，其中所述全桥转换器还包括耦合于所述第一次级绕组和第二次级绕组之间的共同节点与所述隔离降压型转换器的所述输出之间的次级电感器。
15.根据权利要求11所述的共振转换器，其中所述全桥转换器还包括 第一次级开关，耦合于所述第一次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间；以及 第二次级开关，耦合于所述第二次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间。
16.根据权利要求5所述的共振转换器，其中所述隔离降压型转换器包括半桥转换器，所述半桥转换器包括 变压器，具有第一初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组； 第一初级开关，耦合于所述第一初级绕组的第一端子与所述可控电流源之间；以及第二初级开关，耦合于所述第一初级绕组的所述第一端子与所述可控电流源之间，其中所述第一初级开关和所述第二初级开关通过共同节点耦合到所述第一初级绕组的所述第一端子。
17.根据权利要求16所述的共振转换器，其中所述半桥转换器还包括 第一次级二极管，耦合于所述第一次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间；以及 第二次级二极管，耦合于所述第二次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间。
18.根据权利要求16所述的共振转换器，其中所述半桥转换器还包括耦合于所述第一初级绕组的所述第一端子与所述第一初级开关和所述第二初级开关的所述共同节点之间的初级电感器。
19.根据权利要求16所述的共振转换器，其中所述半桥转换器还包括耦合于所述第一次级绕组和第二次级绕组之间的共同节点与所述隔离降压型转换器的所述输出之间的次级电感器。
20.根据权利要求16所述的共振转换器，其中所述半桥转换器还包括 第一次级开关，耦合于所述第一次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间；以及 第二次级开关，耦合于所述第二次级绕组与所述隔离降压型转换器的所述输出之间。
全文摘要
一种两级共振转换器包括可控电流源；共振储能电路，耦合到电流源；以及隔离降压型转换器，耦合到共振储能电路，隔离降压型转换器具有输出，其中共振储能电路使得隔离降压型转换器中的开关能够在软切换条件下切换。在一些实施例中，可控电流源是开关模式型电流源。在一些实施例中，隔离降压型转换器包括半桥转换器。在一些实施例中，隔离降压型转换器包括全桥转换器。在一些实施例中，隔离降压型转换器包括推挽转换器。
文档编号H02M3/06GK102948057SQ201180029277
公开日2013年2月27日 申请日期2011年4月21日 优先权日2010年4月22日
发明者刘马丁 申请人:弗莱克斯电子有限责任公司