包括钳位电路的多相交错式正向功率转换器的制作方法

本公开涉及包括钳位电路的多相交错式正向功率转换器。

背景技术：

本部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

正向功率转换器(forward powder converters)是使用变压器来改变其输出电压并提供隔离的DC/DC转换器。通常，多个正向功率转换器耦合在一起以形成多相交错式(multiphase interleaved)正向功率转换器。在这种情况下，每个功率转换器彼此相移，使得每次一个转换器导通。例如，每个功率转换器包括循环导通时段、复位时段和空闲时段。典型地，当转换器之一处于其导通时段时，其他转换器处于其复位时段或空闲时段。

技术实现要素：

本部分提供了本公开的一般概述，并且不是其全部范围或其所有特征的全面公开。

根据本公开的一个方面，一种多相交错式正向功率转换器包括第一子转换器、第二子转换器、第一钳位电路和第二钳位电路。第一子转换器和第二子转换器各自包括输入、输出和耦合在输入和输出之间并具有至少一个绕组的变压器。第一子转换器的输出与第二子转换器的输出并联耦合。第一子转换器相对于第二子转换器相移，使得第一子转换器的导通时段与第二子转换器的空闲时段至少部分互补，并且第二子转换器的导通时段与第一子转换器的空闲时段至少部分互补。第一钳位电路包括耦合到第一子转换器的所述至少一个绕组的开关装置，并且被配置为钳制跨所述至少一个绕组的电压，以基本上防止在第一子转换器的空闲时段期间谐振电压在第一子转换器中传播。第二钳位电路包括耦合到第二子转换器的所述至少一个绕组的开关装置，并且被配置为钳制跨所述至少一个绕组的电压，以基本上防止在第二子转换器空闲时段期间谐振电压在第二子转换器中传播。

优选地，所述第一钳位电路或所述第二钳位电路包括耦合到其开关装置的二极管。

优选地，所述第一钳位电路包括耦合在一起的多个开关装置，并且所述多个开关装置包括所述第一钳位电路的开关装置。

优选地，所述多相交错式正向功率转换器还包括一个或多个钳位驱动电路，所述一个或多个钳位驱动电路用于产生用于控制所述第一钳位电路的开关装置的控制信号和用于控制所述第二钳位电路的开关装置的控制信号。

优选地，为所述第一钳位电路的开关装置产生的控制信号基于所述第二子转换器的至少一个参数。

优选地，所述第二子转换器包括具有耦合到其变压器的一个或多个功率开关的至少一个开关电路，并且所述第二子转换器的所述至少一个参数是用于控制所述第二子转换器的功率开关中的至少一个功率开关的信号。

优选地，所述第二子转换器的所述至少一个参数是其变压器的次级侧上的电压。

优选地，所述多相交错式正向功率转换器还包括：至少第三子转换器，所述第三子转换器包括输入、输出和耦合在所述输入和所述输出之间并具有至少一个绕组的变压器，所述第三子转换器具有导通时段和空闲时段；以及至少第三钳位电路，所述第三钳位电路包括开关装置，所述开关装置耦合到所述第三子转换器的所述至少一个绕组，并且配置为钳制跨所述至少一个绕组的电压，以基本上防止在所述第三子转换器的空闲时段期间谐振电压在所述第三子转换器中传播。

优选地，所述多相交错式正向功率转换器还包括一个或多个钳位驱动电路，所述一个或多个钳位驱动电路用于产生用于控制所述第一钳位电路的开关装置的控制信号，用于控制所述第二钳位电路的开关装置的控制信号以及用于控制所述第三钳位电路的开关装置的控制信号。

优选地，所述用于控制所述第三钳位电路的开关装置的控制信号基于所述第一子转换器的参数和所述第二子转换器的参数。

优选地，所述第一子转换器和所述第二子转换器各自包括具有耦合到其变压器的一个或多个功率开关的至少一个开关电路，所述第一子转换器的参数是用于控制所述第一子转换器的所述功率开关中的至少一个功率开关的信号，并且所述第二子转换器的参数是用于控制所述第二子转换器的所述功率开关中的至少一个功率开关的信号。

优选地，所述第一子转换器的参数是其变压器的次级侧上的电压，并且所述第二子转换器的参数是其变压器的次级侧上的电压。

优选地，所述第一子转换器或所述第二子转换器的所述至少一个绕组是其各自的变压器的初级绕组、次级绕组或辅助绕组。

优选地，所述多相交错式正向功率转换器还包括耦合到所述第一子转换器的输出和所述第二子转换器的输出的电感器。

优选地，所述第一子转换器的输出和所述第二子转换器的输出共同包括正输出端子和参考输出端子，并且所述电感器耦合到所述第一子转换器和所述第二子转换器的输出的所述正输出端子或所述参考输出端子。

优选地，所述多相交错式正向功率转换器还包括耦合到所述第一子转换器的输出和所述第二子转换器的输出的整流电路。

优选地，所述整流电路包括一个或多个同步整流器。

优选地，所述整流电路包括多个正向整流器和耦合到所述正向整流器的续流整流器，所述多个正向整流器中的每个正向整流器包括阴极和阳极，并且所述每个正向整流器的阴极耦合在一起。

优选地，所述整流电路包括多个正向整流器和耦合到所述正向整流器的续流整流器，所述多个正向整流器中的每个正向整流器包括阴极和阳极，并且所述每个正向整流器的阳极耦合在一起。

根据本公开的另一方面，公开一种用于基本上防止谐振电压在包括第一子转换器和第二子转换器的多相交错式正向功率转换器中传播的方法。第一子转换器和第二子转换器相对于彼此相移，使得第一子转换器的导通时段与第二子转换器的空闲时段至少部分互补，并且第二子转换器的导通时段与第一子转换器的空闲时段至少部分互补。该方法包括钳制跨第一子转换器的变压器的绕组的电压，以基本上防止在第一子转换器的空闲时段期间谐振电压在第一子转换器中传播。

优选地，所述方法还包括钳制跨所述第二子转换器的变压器的绕组的电压，以基本上防止在所述第二子转换器的空闲时段期间谐振电压在所述第二子转换器中传播。

优选地，钳制所述电压包括基于所述第二子转换器的至少一个参数来钳制跨所述第一子转换器的变压器的绕组的电压。

优选地，钳制所述电压包括控制钳位电路的开关装置以钳制跨所述第一子转换器的变压器的绕组的电压。

优选地，所述第二子转换器包括一个或多个功率开关，并且所述钳位电路的开关装置是所述第一子转换器的所述一个或多个功率开关中的功率开关。

优选地，控制所述开关装置包括基于所述第二子转换器的至少一个参数来控制所述开关装置。

优选地，所述第二子转换器包括一个或多个功率开关，并且所述第二子转换器的所述至少一个参数是用于控制所述第二子转换器的所述功率开关中的至少一个功率开关的信号。

优选地，所述第二子转换器包括具有初级侧和次级侧的变压器，并且所述第二子转换器的所述至少一个参数是所述变压器的次级侧上的电压。

根据本文提供的描述，其他方面和应用领域将变得显而易见。应当理解，本公开的各个方面可以单独地或与一个或多个其他方面组合来实现。还应当理解，本文中的描述和具体例子仅用于说明的目的，而不意图限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于所选实施例的说明性目的，而不是所有可能的实施方式，并且不意图限制本公开的范围。

图1是根据本公开的一个示例性实施例的包括钳位电路的多相交错式正向功率转换器的框图，其中每个钳位电路均具有开关装置。

图2是根据另一示例性实施例的包括两个子转换器和耦合到子转换器的次级变压器绕组的两个钳位电路的多相交错式正向功率转换器的电路图。

图3是根据又一示例性实施例的包括两个子转换器和耦合到子转换器的初级侧辅助变压器绕组的两个钳位电路的多相交错式正向功率转换器的电路图。

图4是根据另一示例性实施例的包括两个子转换器和耦合到子转换器的次级侧辅助变压器绕组的两个钳位电路的多相交错式正向功率转换器的电路图。

图5是根据又一示例性实施例的包括两个子转换器和包括耦合到子转换器的次级侧辅助变压器绕组的二极管的两个钳位电路的多相交错式正向功率转换器的电路图。

图6是根据又一示例性实施例的包括两个子转换器和包括耦合到子转换器的初级侧辅助变压器绕组的二极管的两个钳位电路的多相交错式正向功率转换器的电路图。

图7是根据另一示例性实施例的类似于正向功率转换器6但包括三个子转换器和三个钳位电路的多相交错式正向功率转换器的电路图。

图8是根据又一示例性实施例的包括两个子转换器和两个钳位电路的多相交错式正向功率转换器的电路图，其中每个钳位电路均耦合到子转换器的次级变压器绕组并且基于初级侧开关控制信号被控制。

图9是根据另一示例性实施例的类似于正向功率转换器8但包括三个子转换器和三个钳位电路的多相交错式正向功率转换器的电路图。

图10是根据又一示例性实施例的包括三个子转换器和三个钳位电路的多相交错式正向功率转换器的电路图，其中每个钳位电路均耦合到子转换器的次级变压器绕组并且基于两个初级侧开关控制信号被控制。

图11是根据另一示例性实施例的包括三个子转换器和三个钳位电路的多相交错式正向功率转换器的电路图，其中每个钳位电路耦合到子转换器的次级变压器绕组并且基于次级侧电压信号被控制。

图12是根据又一示例性实施例的包括三个子转换器和三个钳位电路的多相交错式正向功率转换器的电路图，其中每个钳位电路均耦合到子转换器的次级变压器绕组并且基于两个次级侧电压信号被控制。

图13是根据另一示例性实施例的多相交错式正向功率转换器的电路图，其类似于正向功率转换器10，但是钳位电路耦合到子转换器的次级侧辅助变压器绕组。

图14是根据另一示例性实施例的多相交错式正向功率转换器的电路图，其类似于正向功率转换器12，但是钳位电路耦合到子转换器的次级侧辅助变压器绕组。

图15是根据又一示例性实施例的包括三个子转换器和三个钳位电路的多相交错式正向功率转换器的电路图，其中每个钳位电路包括耦合到子转换器的次级侧辅助变压器绕组的两个开关装置。

图16是根据另一示例性实施例的多相交错式正向功率转换器的电路图，其类似于正向功率转换器15，但是基于次级侧电压信号控制钳位电路。

图17是根据又一示例性实施例的包括耦合到转换器的参考输出端子的电感器的多相交错式正向功率转换器的电路图。

图18是根据另一示例性实施例的包括具有二极管的整流电路的多相交错式正向功率转换器的电路图，其中二极管的阳极耦合在一起。

图19是根据另一示例性实施例的包括具有同步整流器的整流电路的多相交错式正向功率转换器的电路图。

图20是根据另一示例性实施例的包括两个钳位电路和具有单个开关正向转换器拓扑的两个子转换器的多相交错式正向功率转换器的电路图。

图21是根据又一示例性实施例的类似于图7的正向功率转换器但每个子转换器包括多个开关电路的多相交错式正向功率转换器的电路图。

图22A-22E是根据另一示例性实施例的耦合到一个或多个电源的图21的子转换器的电路图。

图23是根据另一示例性实施例的可用于图21的正向功率转换器中的变压器的分解等距视图。

图24是根据另一示例性实施例的用于三相交错式正向转换器的变压器芯的俯视图。

图25A和25B示出传统的两相交错式正向功率转换器和根据又一示例性实施例的包括两个钳位电路的两相交错式正向功率转换器的初级侧开关的漏极到源极电压的波形。

图26A和26B示出传统的三相交错式正向功率转换器和根据另一示例性实施例的包括三个钳位电路并经历高空闲时间谐振频率的三相交错式正向功率转换器的初级侧开关的漏极到源极电压的波形。

图27A和27B示出传统的三相交错式正向功率转换器和根据又一示例性实施例的包括三个钳位电路并且经历低空闲时间谐振频率的三相交错式正向功率转换器的初级侧开关的漏极到源极电压的波形。

在附图的几个视图中，相应的附图标记表示相应的部件或特征。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例性实施例。

提供示例性实施例以使得本公开将是彻底的，并且将向本领域技术人员充分传达范围。诸多具体细节被阐述，如具体部件、装置和方法的例子，以提供对本公开的实施例的透彻理解。对于本领域技术人员显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施例可以以许多不同的形式实施，并且两者都不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施例中，不详细描述公知的处理，公知的装置结构和公知的技术。

本文所使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图是限制性的。如本文所使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”也可意图包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”是包括性的，并且因此指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或添加。本文所描述的方法步骤、处理和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或说明的特定顺序来执行，除非特别地被标识为执行的顺序。还应当理解，可以采用附加的或替代的步骤。

尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。当在本文中使用时，诸如“第一”、“第二”和其他数字术语的术语不暗示序列或顺序，除非上下文清楚地指示。因此，在不脱离示例性实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。

在本文中可以使用空间相对术语，例如“内”、“外”、“在…下方”、“在…下面”、“较低的”、“在…上方”、“较高的”等等，便于描述如图所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。空间相对术语可意图包括除了图中所示的方位之外的使用或操作中的装置的不同方位。例如，如果图中的装置翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将被定向为在其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以包括上方和下方两个方位。装置可以另外定向(旋转90度或在其它取向)，并且本文使用的空间相对描述词被相应地解释。

根据本公开的一个方面，提供用于基本上防止谐振电压在多相交错式正向功率转换器中传播的方法。该转换器包括至少两个相对于彼此相移的子转换器，使得一个子转换器的导通时段与另一个子转换器的空闲时段至少部分互补，反之亦然。该方法包括钳制跨子转换器之一的变压器的绕组的电压，以基本上防止在该子转换器的空闲时段期间谐振电压在该子转换器中传播。

另外，该方法还可以包括在前置跨另一个子转换器的变压器的绕组的电压，以基本上防止在该子转换器的空闲时段期间谐振电压在该子转换器中传播。因此，可以在多相交错式正向功率转换器的一个或多个子转换器中基本上防止谐振电压。

例如，在多相交错式正向功率转换器的一个子转换器的空闲时间期间，期望跨其变压器的初级绕组的电压基本上等于零，因为此时该子转换器不导通。然而，在一些情况下，跨初级绕组的电压可能由于变压器漏电感、初级侧开关中的电容等而谐振。因此，跨初级绕组的电压可能从大约零伏摆动到大约该正向功率转换器的输入电压。该谐振电压可以产生变压器传导损耗、在初级侧开关中增加开关损耗等。

另外，如果谐振电压在完全谐振周期之前终止，则可以将附加的DC偏置电压施加到变压器。这可能增加变压器中的通量密度，导致额外的变压器芯损耗。

然而，如果产生电流路径以允许空闲的子转换器的变压器绕组导通，则跨其空闲变压器的电压可以被钳制，并且可以基本上防止施加到该变压器的DC偏置电压。因此，可以在该子转换器的空闲时段期间基本上防止可以该变压器的电压谐振。因此，跨子转换器的初级侧功率开关的电压可以保持相对稳定在期望的电平。例如，如果子转换器包括两个开关正向转换器拓扑(如下面进一步解释的)，则跨这些开关的电压可以保持稳定在DC输入电压的大约一半。

可以基于正向功率转换器中的一个或多个其它子转换器来创建电流路径。例如，当其他子转换器处于导通时段时，可以在空闲的子转换器的绕组和一个或多个其他子转换器的部件之间建立电流路径。因此，正向功率转换器中的一个或多个导通的子转换器可以帮助钳制跨空闲的子转换器的变压器的电压。

例如，并且如下面进一步解释的，在一个子转换器中的钳制可以基于正向功率转换器中的其他子转换器的参数。该参数可以是例如用于其他子转换器中的初级侧开关的控制信号、感测的电参数(例如，电压、电流等)等。在一些特定例子中，电压可以是次级变压器绕组的电压、整流器电压等。

本文公开的一个或多个方法可以通过钳位电路来实现，该钳位电路包括例如本文公开的钳位电路中的任一个和/或另一合适的钳位电路。如下面进一步解释的，图1-20示出包括用于产生如本文所述的电流路径的钳位电路的各种示例性多相交错式正向功率转换器。

例如，图1示出根据本公开的一个示例性实施例的多相交错式正向功率转换器，并且总体上由附图标记100表示。如图1所示，正向功率转换器100包括子转换器102、104和钳位电路106、108。子转换器102、104各自包括输入110、112、输出114、116和耦合在输入和输出之间的变压器118、120。每个变压器118、120包括至少一个绕组122、124。如图1所示，子转换器102的输出114与子转换器104的输出116并联耦合。如上所述，子转换器102、104相对于彼此相移。钳位电路106、108每个包括耦合到绕组122、124的开关装置126、128。

钳位电路106、108可以钳制跨绕组122、124的电压，以基本上防止在子转换器的空闲时段期间谐振电压在子转换器102、104中传播(例如，在初级侧开关、次级侧开关、变压器等中)。例如，子转换器102可以处于其导通时段，并且子转换器104可以处于其空闲时段。钳位电路108可以产生电流路径以允许绕组124在子转换器104的空闲时段期间导通，如上所述。

图1的钳位电路106、108可以分别耦合在变压器118、120的绕组122、124上。例如，开关装置126、128可以耦合在绕组122、124上。

耦合到钳位电路的绕组可以是初级绕组、次级绕组、辅助绕组等。例如，图2示出多相交错式正向功率转换器200，其包括两个子转换器202、204，每个子转换器具有变压器T1、T2和两个钳位电路206、208，每个钳位电路具有分别耦合在变压器T1、T2的次级绕组上的开关装置210、212。

图3和图4示出基本上类似于图2的功率转换器200但是包括具有耦合在变压器的辅助绕组上的开关装置的钳位电路的示例性多相交错式正向功率转换器300、400。特别地，正向功率转换器300包括钳位电路306、308，每个钳位电路具有分别耦合在初级侧辅助绕组302、304上的开关装置310、312，并且正向功率转换器400包括钳位电路406、408，每个钳位电路具有分别耦合在次级侧辅助绕组402、404上的开关装置410、412。

图5示出基本上类似于图4的功率转换器400的多相交错式正向功率转换器500。图5的正向功率转换器500包括具有图4的变压器T1、T2的子转换器502、504以及耦合到子转换器502、504的钳位电路506、508。钳位电路506、508各自包括分别耦合到次级侧辅助绕组402、404的二极管510、512。因此，在图5的特定实施例中，钳位电路506、508的开关装置是二极管。作为选择，如下文进一步解释的，二极管510、512中的一者或两者可由另一合适的开关装置如开关(例如，晶体管等)代替。

如图5所示，整流电路(下面进一步解释)的辅助绕组402、404、二极管510、512和二极管Rect1、Rect2建立电流路径。因此，在该例子中，辅助绕组402、404和二极管Rect1、Rect2可以分别被认为是钳位电路508、506的部件。

如上所述，电流路径允许绕组402、404在子转换器的空闲时段期间导通。例如，当子转换器502处于其导通时段并且子转换器504处于其空闲时段时，谐振电压迫使电流流过二极管512、二极管Rect1和辅助绕组404。类似地，当子转换器504处于其导通时段，并且子转换器502处于其空闲时段时，谐振电压迫使电流流过二极管510、二极管Rect2和辅助绕组402。

另外，二极管510、512可以防止在每个子转换器502、504的复位时段期间其各自的钳位电路506、508导通。例如，当子转换器502的导通时段开始并且子转换器504处于其复位时段(在转变到其空闲时段之前)时，二极管512被反向偏置。因此，钳位电路508由于二极管512而被阻止导通。当子转换器504从其复位时段转变到其空闲时段时，谐振电压开始累积。在某一点上，由于增加的谐振电压，二极管512变为正向偏置，并且因此如上所述允许钳位电路508导通。因此，空闲子转换器谐振在另一子转换器的导通时段期间兴起的任何尝试都可以被适当的钳位电路基本上阻止。

图6示出基本上类似于图5的功率转换器500但是具有耦合到初级侧辅助绕组的钳位电路的多相交错式正向功率转换器600。如图6所示，正向功率转换器600包括子转换器602、604和钳位电路606、608。子转换器602包括输入端、图3的变压器T1和耦合到变压器T 1的初级侧功率开关614、616(统称为开关电路)。子转换器604包括输入、图3的变压器T2以及耦合到变压器T2的初级侧功率开关618、620(统称为开关电路)。钳位电路606、608分别包括二极管610、612。二极管610、612的功能类似于图5的二极管510、512，但是位于变压器T1，T2的初级侧。

钳位电路606与二极管610、子转换器602的辅助绕组302和子转换器604的功率开关620建立电流路径。类似地，钳位电路608与二极管612、子转换器604的辅助绕组304以及子转换器602的功率开关616建立电流路径。因此，在图6的例子中，辅助绕组302、304和功率开关620、616可以分别被认为是钳位电路606、608的部件。因此，图6的钳位电路的开关装置可以是二极管610、612和/或功率开关616、620。

另外，尽管图1-6的正向功率转换器包括两个子转换器，但是应当理解，本文公开的任何一个正向功率转换器可以包括两个或更多个子转换器。例如，图7示出基本上类似于图6的正向功率转换器600的多相交错式正向功率转换器700。然而，正向功率转换器700包括三个子转换器和三个钳位电路。

如图7所示，正向功率转换器700包括子转换器702、图6的子转换器602、604以及分别具有二极管718、720、722的三个钳位电路704、706、708。二极管718、720、722的功能类似于图6的二极管610、612。另外，并且类似于子转换器602、604，子转换器702包括输入、输出、耦合在输入和输出之间的变压器T3以及耦合到变压器T3的初级侧功率开关714、716(统称为开关电路)。

钳位电路704、706、708建立电流路径以允许在其各自的子转换器的空闲时段期间辅助绕组302、304、724导通，如上所述。特别地，钳位电路704与二极管722、子转换器602的辅助绕组302和子转换器702的功率开关714建立电流路径。类似地，钳位电路706、708使用二极管718、720、子转换器602的功率开关616、子转换器604的功率开关620、子转换器604的辅助绕组304以及变压器T3的辅助绕组724建立类似的电流路径。因此，并且类似于图6的钳位电路606、608，每个钳位电路通过使用不同的子转换器的部件钳制跨辅助绕组的电压。

在一些例子中，子转换器602、604、702可以被相移，使得一个子转换器的空闲时段与仅一个子转换器的导通时段至少部分一致。在这种情况下，可以如上文相对于两个子转换器系统所解释的那样控制钳位电路704、706、708。

然而，如果一个子转换器的空闲时段与多于一个子转换器的导通时段一致，则可以以“OR”逻辑方式每个子转换器采用一个或多个钳位电路以覆盖多于一个导通时段。例如，一个钳位电路可以耦合在子转换器602和子转换器702之间，并且另一个钳位电路可以耦合在子转换器602和子转换器604之间。这些钳位电路可以利用“OR”逻辑功能(例如，或门(OR gate)等)耦合在一起，以确保钳位电路覆盖多于一个导通时段。在这样的例子中，由钳位电路建立的每个电流路径可以包括其自己的变压器绕组、整流器、开关装置等。在其他例子中，每个电流路径可以共享一个变压器绕组并且具有其自己的整流器、开关装置等。作为选择，一个钳位电路可以经由“OR”逻辑功能耦合在子转换器602和子转换器604、702之间。

在一些示例性实施例中，可以控制钳位电路的开关装置以建立电流路径。例如，图8示出多相交错式正向功率转换器800，其包括变压器T1、T2的图2的子转换器202、204和耦合在变压器T1、T2的次级绕组上的钳位电路802、804。钳位电路802、804各自包括开关装置806、808和耦合到开关装置806、808的二极管810、812。在图8所示的特定例子中，开关装置806、808是MOSFET。

钳位电路802、804可以通过使用开关装置806、808、二极管810、812以及变压器T1、T2的次级绕组来建立电流路径。这些电流路径可以通过控制开关装置806、808而断开。例如，并且如图8所示，正向功率转换器800包括子转换器驱动电路818、820和钳位驱动电路814、816，用于产生控制信号822、824以控制开关装置806、808。在图8所示的特定例子中，用于开关装置806、808的控制信号基于来自子转换器驱动电路818、820的信号826、828。

为开关装置806、808产生的控制信号可以基于相对的子转换器的参数。例如，并且如图8所示，由用于控制(耦合到子转换器202的变压器的)开关装置806的钳位驱动电路814产生的控制信号基于来自控制子转换器204的功率开关的子转换器驱动电路820的信号826。类似地，由用于控制(耦合到子转换器204的变压器的)开关装置808的钳位驱动电路816产生的控制信号基于来自控制子转换器202的功率开关的子转换器驱动电路818的信号828。

因此，当子转换器202处于其导通时段并且子转换器204处于其空闲时段时，子转换器驱动电路818可以向钳位驱动电路816提供指示子转换器202处于其导通时段的信号828。然后，钳位驱动电路816可以闭合开关装置808以建立用于钳位电路804的电流路径，如上所述。

尽管在图8中未示出，但是附加的隔离部件可以用于在正向功率转换器800中提供期望的隔离。例如，栅极驱动变压器、光耦合器和/或其他合适的隔离部件可以用于在变压器的初级侧和次级侧之间传递信号，以控制开关装置(例如，一个或两个开关装置806、808、子转换器202、204的一个或多个开关装置等)。

图9示出类似于图8的正向功率转换器800但包括第三子转换器的多相交错式正向功率转换器900。例如，正向功率转换器900包括具有图8的变压器T1、T2和钳位电路802、804的子转换器202、204以及具有变压器T3和钳位电路904的子转换器902。类似于钳位电路802、804，钳位电路904包括开关装置906和耦合到开关装置906的二极管908。

钳位电路802、804的开关装置由图8的钳位驱动电路814、816控制，并且钳位电路904的开关装置906由钳位驱动电路910控制以建立如上所述的电流路径。钳位驱动电路814、816、910分别耦合到子转换器驱动电路912、914、916。尽管在图9中未示出，子转换器驱动电路912、914、916分别控制子转换器902、202、204中的功率开关。因此，类似于图8，对应于空闲子转换器的图9的钳位驱动电路可以基于指示另一个子转换器处于其导通时段的控制信号来闭合其开关装置以建立电流路径。

在一些实施例中，可以基于没有耦合到该开关装置的其它子转换器来控制具有三个或更多个子转换器的正向功率转换器中的钳位电路的开关装置。例如，图10示出类似于图9的正向功率转换器900的多相交错式正向功率转换器1000。然而，每个钳位驱动电路814、816、910基于两个子转换器驱动电路信号产生控制信号。因此，控制(对应于一个子转换器的)一个钳位电路的开关装置的控制信号基于用于控制其它两个子转换器的功率开关的信号。

例如，并且如图9所示，图10的子转换器驱动电路912、914、916分别控制子转换器902，202、204的功率开关。钳位驱动电路814基于子转换器驱动电路912、916产生控制信号以控制耦合到子转换器202的其相应开关装置。类似地，钳位驱动电路816基于子转换器驱动电路914、912产生控制信号以控制耦合到子转换器204的其相应开关装置，并且钳位驱动电路910基于子转换器驱动电路914、916产生控制信号以控制耦合到子转换器902的其相应开关装置。

另外并且/或者可选地，为一个钳位电路的开关装置产生的控制信号可以基于不与该开关装置相关联的子转换器的电压。例如，图11示出类似于图9的正向功率转换器900的另一个多相交错式正向功率转换器1100。正向功率转换器1100包括分别耦合在子转换器202、204、902的变压器T1、T2、T3的次级绕组上的钳位电路802、804、904。如上所述，每个钳位电路802、804、904具有开关装置和耦合到该开关装置的二极管。

正向功率转换器1100还包括分别用于控制钳位电路802、804、904的开关装置的钳位驱动电路1102、1104、1106。因此，钳位驱动电路1102例如可以闭合钳位电路802的开关装置，以如上所述建立用于该钳位电路的电流路径。

如图11所示，每个钳位驱动电路1102、1104、1106从不与该钳位驱动电路相关联的子转换器接收电压。电压可以例如由任何合适的电压感测装置来感测。

例如，钳位驱动电路1102从子转换器902的变压器T3的次级侧接收电压(由信号1108表示)，钳位驱动电路1104从子转换器202的变压器T1的次级侧接收电压(由信号1110表示)，并且钳位驱动电路1106从子转换器204的变压器T2的次级侧接收电压(由信号1112表示)。因为电压是从变压器的次级侧获得的，所以提供给钳位驱动电路1102、1104、1106的电压信号不必通过隔离部件。

图12示出多相交错式正向功率转换器1200，其类似于图11的正向功率转换器1100，但是其中每个钳位驱动电路1102、1104、1106从与该钳位驱动电路不相关联的两个子转换器接收电压输入。例如，并且如图12所示，钳位驱动电路1106接收来自子转换器202的变压器T1的次级侧的电压(由信号1202表示)和来自子转换器204的变压器T2的次级侧的电压(由信号1204表示)。钳位驱动电路1102、1104从其不相关联的子转换器接收类似的电压输入。

尽管图8-12的正向功率转换器示出耦合到次级变压器绕组的钳位电路，但是应当理解，图8-12的钳位电路中的一个或多个可以耦合到包括例如辅助绕组的另一个合适的变压器绕组。例如，图13和图14示出多相交错式正向功率转换器1300、1400，其类似于图10的正向功率转换器1000和图11的正向功率转换器1100，但其钳位电路耦合在次级侧辅助绕组上而不是次级变压器绕组上。

图15示出类似于图13的正向功率转换器1300但具有不同的钳位电路配置的另一个多相交错式正向功率转换器1500。例如，正向功率转换器1500包括钳位电路1502、1504、1506，每个钳位电路包括耦合在一起的两个开关装置。该开关装置与其相关联的变压器的次级侧辅助绕组串联耦合。例如，钳位电路1502包括与变压器T1的次级侧辅助绕组串联耦合的开关装置1508、1510，以建立如上所述的电流路径。在图15的特定例子中，开关装置1508、1510是MOSFET，MOSFET的漏极端子耦合到变压器T1的次级侧辅助绕组的相对端，并且MOSFET的源极端子耦合在一起。

正向功率转换器1500包括分别用于控制钳位电路1502、1504、1506的开关装置的钳位驱动电路1512、1514、1516，如上所述。因此，钳位驱动电路1512例如可以控制开关装置1508、1510中的一个或两个，以如上所述建立钳位电路1502的电流路径。

另外，并且如图15所示，每个钳位驱动电路1512、1514、1516基于来自两个子转换器驱动电路的信号产生控制信号以控制每个钳位电路1502、1504、1506的开关装置，如上面关于图10和图13所述。作为选择，应当理解，钳位驱动电路1512、1514、1516中的一个或多个可以基于一个子转换器驱动电路信号产生控制信号以控制每个钳位电路1502、1504、1506的开关装置，如上面关于图9所述。

图16示出多相交错式正向功率转换器1600，其类似于图15的正向功率转换器1500，但是其中每个钳位电路1502、1504、1506的开关装置基于来自一个与该钳位驱动电路不相关联的子转换器的电压来控制，如关于图11和图14所述。例如，正向功率转换器1600包括分别用于控制钳位电路1502、1504、1506的开关装置的钳位驱动电路1602、1604、1606。如图16所示，基于从子转换器902的变压器T3的次级侧接收的电压(例如，感测电压等)来控制钳位电路1502的开关装置1508、1510。另一个钳位电路1504、1506被类似地控制，如上所述。

作为选择，应当理解，钳位驱动电路1602、1604、1606中的一个或多个可基于关于图12所述的来自两个子转换器的电压来产生控制信号，以控制每个钳位电路1502、1504、1506的开关装置。

图8-16的钳位驱动电路可包括驱动逻辑，以导出用于控制钳位电路的开关装置的控制信号。该驱动逻辑可以结合每个子转换器的转换器时序要求来优化开关装置的控制。

尽管图2-16将每个子转换器示出为包括两个开关正向转换器拓扑，但是应当理解，可以采用包括例如单个开关正向转换器等的任何其它合适的正向转换器拓扑。例如，图20示出多相交错式正向功率转换器2000，其类似于图2的正向功率转换器200，但包括两个子转换器，每个子转换器具有单个开关正向转换器拓扑。

另外，尽管图1-16和20示出每个子转换器包括一个开关电路，但是应当理解，一个或多个子转换器可以包括多个开关电路。例如，图21示出多相交错式正向功率转换器2100，其基本上类似于图7的多相交错式正向功率转换器700，但是每个子转换器包括两个开关电路。

具体地，并且如图21所示，交错式正向功率转换器2100包括三个子转换器2102、2104、2106，每个子转换器包括两个开关电路和具有多个初级绕组的变压器T1、T2、T3。每个开关电路具有两个开关正向转换器拓扑。

子转换器2102包括耦合到变压器T1的初级绕组2110的开关电路2108和耦合到变压器T1的初级绕组2114的开关电路2112。同样地，子转换器2104包括耦合到变压器T2的初级绕组2118的开关电路2116和耦合到变压器T2的初级绕组2122的开关电路2120。子转换器2106包括耦合到变压器T3的初级绕组2126的开关电路2124和耦合到变压器T3的初级绕组2130的开关电路2128。

如图21所示，正向功率转换器2100还包括基本上类似于图7的钳位电路704、706、708的三个钳位电路2132、2134、2136。例如，钳位电路2132、2134、2136每个使用一个变压器T1、T2、T3的辅助绕组、二极管和开关电路之一的初级侧功率开关，以如本文所述起作用。

本文所公开的多相交错式正向功率转换器可以包括耦合到每个子转换器的输出的电感器。例如，并且如图2-21所示，每个多相交错式正向功率转换器包括耦合在输出电容器Co(例如，代表负载)和每个子转换器的输出之间的电感器Lo。

如图2-21所示，每个子转换器的共同(collective)输出并联耦合在一起，以形成具有正输出端子和参考输出端子的正向功率转换器的输出级。例如，图2-16和18-21的电感器Lo耦合到正输出端子。另外并且/或者可选地，这些电感器Lo中的任何一个可以耦合到参考输出端子。例如，图17示出多相交错式正向功率转换器1700，其类似于图2的正向功率转换器200，但是其中电感器Lo耦合到参考输出端子。具体地，子转换器202、204包括正输出端子1702和参考输出端子1704。如图17所示，电感器Lo耦合到参考输出端子1704。

本文所公开的电感器Lo可以是一个电感器，如果电感器在基本上相同的时间段期间导通，则可以多于一个电感器，如果电感器磁和/或电耦合在一起，则可以多于一个电感器等。电感器Lo可以包括电感器本身的电感、其他部件(例如，导线等)的寄生电感等。

另外，该多相交错式正向功率转换器可以包括耦合到子转换器的输出的整流电路。例如，并且如图2-18、20和21所示，本文公开的整流电路可以包括两个或更多个正向整流器(例如，图2-6、8、17、18和20的整流器Rect1、Rect2、图7、9-16和21的整流器Rect1、Rect2、Rect3等)和续流(freewheeling)整流器(例如，图2-6、8、17、18和20的整流器Rect3、图7、9-16和21的整流器Rect4等)。

如图2-17、20和21所示，每个正向整流器以共同的阴极配置耦合在一起。也就是说，图2-17、20和21的正向整流器的阴极耦合在一起。作为选择，本文所公开的正向整流器的阳极可耦合在一起以形成共阳极配置。例如，图18示出多相交错式正向功率转换器1800，其类似于图2的正向功率转换器200，但是其中正向整流器Rect1、Rect2的阳极耦合在一起。

另外并且/或者替代地，本文所公开的整流电路可以包括其它合适的整流器，例如包括一个或多个同步整流器。例如，图19示出多相交错式正向功率转换器1900，其类似于图2的正向功率转换器200，但是包括同步整流器sync rect1、sync rect2、sync rect3。

此外，本文所公开的开关装置可以是断开电路的任何合适的部件。例如，开关装置可以是二极管(例如，如图5所示)，诸如晶体管(例如，MOSFET等)的开关等。

本文公开的多相交错式正向功率转换器可以由一个或多个电源供电。例如，电源可以包括单个前端整流器、多级前端整流器、功率因数校正(PFC)转换器等。电源可以提供230VAC、380VAC、480VAC、660VAC、690VAC和/或其他合适的电压。电源可以是单相源或多相源，例如三相源等。

例如，图22A-22E示出耦合到一个或多个电源的图21的正向功率转换器2100的子转换器2102、2104、2106。特别地，图22A示出图21的开关电路2108、2112、2116、2120、2124、2128，其每一个分别由其自身的电源2202、2204、2206、2208、2210、2212供电。因此，每个开关电路由不同的电源供电。

图22B和22C示出由一个电源2214供电的开关电路2108、2112(例如，子转换器2102)、由一个电源2216供电的开关电路2116、2120(例如，子转换器2104)以及由一个电源2218供电的开关电路2124、2128(例如，子转换器2106)。如图22B所示，每个子转换器的开关电路与其特定的电源串联耦合。作为选择，并且如图22C所示，每个子转换器的开关电路可以与其特定的电源并联耦合。

图22D和22E示出图21的开关电路2108、2112、2116、2120、2124、2128都由一个电源2220供电。图22D的开关电路与电源2220串联耦合，而图22E的开关电路与电源2220并联耦合。

本文所公开的变压器可以包括任何合适的初级绕组配置、次级绕组配置和/或芯配置。例如，图23示出变压器2300，其包括两组初级绕组2302、2304、四组次级绕组2306、2308、2310、2312、位于两组初级绕组2302、2304之间的辅助绕组2314和两个“E”形芯部2316、2318。根据期望的输出，次级绕组2306、2308、2310、2312可以串联耦合，并联耦合和/或两者的组合耦合。图23的变压器2300可以经历良好的磁耦合并且由于多个初级和次级绕组配置而减少漏电感。

图23的初级绕组可以是双股初级绕组(如图所示)和/或如果需要可以是另一种合适的初级绕组配置。图23的次级绕组可以由线导体(如图所示)铜板(例如，用于高电流应用)和/或如果需要由另一种合适的次级绕组配置来形成。

变压器2300可以用作图21的变压器T1、T2、T3中的任何一个。例如，一组初级绕组(例如，绕组2302)可以耦合到图21的一个开关电路(例如，电路2108)，并且另一组初级绕组(例如，绕组2304)可以耦合到图21的另一个开关电路(例如，电路2112)。辅助绕组2314可以是图21的钳位电路之一(例如，钳位电路704)的一部分。次级绕组2306、2308、2310、2312可以共同地代表图21的变压器T 1、T2、T3的次级绕组。

在这样的例子中，由于在开关电路之间共享公共变压器2300，耦合到所述组的初级绕组2302、2304的开关电路经历良好的功率共享(例如，平衡)。另外，与不包括这种特征的其它变压器配置相比，变压器2300实现了节省电源中空间的紧凑和高功率密度设计。

此外，每个变压器的绕组(例如，图2-6、8、17、18和20的变压器T1、T2、图7、9-16和21的变压器T1、T2和T3等)可以放置在一个变压器芯配置上。例如，图24示出用于诸如图7/9-16和21的正向转换器的三相交错式正向转换器的示例性变压器芯2400。如所示出的，变压器芯2400包括三个“E”形芯部和“I”形芯部。每个变压器(例如，图7、9-16和21的变压器T1、T2、T3)的绕组可以放置在其自己的“E”形芯部上。因此，变压器T1、T2、T3可以共享变压器芯2400。

例如，一个变压器的绕组可以围绕一个“E”形芯部的中间支柱缠绕，而另一个变压器的绕组可以围绕另一个“E”形芯部的中间支柱缠绕。在其他例子中，变压器芯可以包括两个“E”形芯部和一个“I”形芯部，用于两相交错式正向转换器，如图2-6、8、17、18和20的正向转换器。这种变压器芯设计与图23的变压器芯相比增加了功率密度。

另外，尽管本文公开的多相交错式正向功率转换器各自包括具有相同拓扑的子转换器和具有相同配置的钳位电路，但是应当理解，可以针对每个多相交错式正向功率转换器采用不同的子转换器拓扑和/或不同的钳位电路配置。例如，这些多相交错式正向功率转换器中的任一个可以包括具有一个拓扑的子转换器、具有不同拓扑的另一个子转换器、具有一个配置的钳位电路和/或具有不同配置的另一个钳位电路。

本文公开的多相交错式正向功率转换器可用于各种应用中。例如，该正向功率转换器可以用在可变输出电压电源、恒流电源等中。另外，该正向功率转换器可以用作计算应用(例如，服务器等)的电源(或至少一部分)、电信、自动化应用、成像装置(例如，磁共振成像(MRI)装置等)、激光装置、医疗/牙科装置、半导体测试装置等。

通过采用本文公开的钳位电路，可以在多相交错式正向功率转换器的子转换器的空闲时段期间基本上防止谐振电压在子转换器中传播。例如，图25-27示出具有和没有谐振电压的正向功率转换器的初级侧开关的漏极到源极电压(Vds)的各种波形。图25中针对每个子转换器关于其电压Vds波形标识出一个开关周期的导通时段、复位时段和空闲时段。为了清楚起见，在图26和27中，针对其中一个子转换器关于其电压Vds波形标识出导通时段、复位时段和空闲时段。

图25A示出传统的多相交错式正向功率转换器的一个子转换器中的初级侧开关的电压Vds(由线2502表示)和另一个子转换器中的初级侧开关的电压Vds(由线2504表示)。相比之下，图25B示出具有如本文公开的钳位电路的多相交错式正向功率转换器的一个子转换器(例如，图2的子转换器202)中的初级侧开关的电压Vds(由线2506表示)和另一个子转换器(例如，图2的子转换器204)中的初级侧开关的电压Vds(由线2508表示)。如图25B所示，子转换器之一的导通时段与另一个子转换器的空闲时段至少部分互补。

如图25A所示，在每个子转换器的空闲时段期间，谐振电压传播通过初级侧开关，使得初级侧开关的电压Vds在大约零伏和大约400伏(例如，输入电压)之间摆动。相比之下，通过使用本文公开的钳位电路，基本上防止谐振电压传播通过初级侧开关。因此，如图25B所示，在每个子转换器的空闲时段期间，初级侧开关的电压Vds保持稳定在大约200伏(例如，由于具有钳位电路的两开关正向转换器拓扑而大约为输入电压的一半)。

图26A和26B示出与图25A和25B类似的波形，但是该波形是包括三个子转换器的多相交错式正向功率转换器的波形。特别地，图26A示出传统的多相交错式正向功率转换器的三个子转换器中的初级侧开关的电压Vds(由线2602、2604、2606表示)。如图26A所示，由于例如与图25中所示的子转换器相比，由较低的变压器漏电感和/或较低的开关电容引起的较高空闲时间谐振频率，电压Vds在大约零伏和大约400伏之间多次摆动。

相比之下，图26B示出具有如本文公开的钳位电路的多相交错式正向功率转换器的三个子转换器中的初级侧开关的电压Vds(由线2608、2610、2612表示)。类似于图25B的电压波形，图26B的电压波形的电压Vds在每个子转换器的空闲时段期间保持稳定在大约200伏。

图27A和27B示出与26A和26B类似的波形，但是该波形是具有三个子转换器的多相交错式正向功率转换器的波形，这三个子转换器经历由较高的变压器漏电感和/或较高的开关电容引起的较低的空闲时间谐振频率。特别地，图27A示出传统的多相交错式正向功率转换器的三个子转换器中的初级侧开关的电压Vds(由线2702、2704、2706表示)，图27B示出包括如本文公开的钳位电路的多相交错式正向功率转换器的三个子转换器中的初级侧开关的电压Vds(由线2708、2710、2712表示)。如图27B所示，在每个子转换器的空闲时段期间，电压Vds保持稳定在大约200伏。

另外，通过采用本文公开的钳位电路，与传统的多相交错式正向功率转换器相比，可以减少由空闲时间谐振引起的变压器AC激励。结果，可以基本上消除由于空闲时间谐振引起的芯损耗，可以基本上消除由空闲时间谐振引起的初级侧开关和次级侧开关的开关损耗等。因此，相对于其他传统正向功率转换器，包括该钳位电路的正向功率转换器的效率增加。这种增加的效率允许正向功率转换器满足用于各种不同额定负载的行业标准。此外，包括该钳位电路的正向功率转换器包括其他益处，例如，消除(例如，在输入和输出两者上的)纹波电压和纹波电流，减少所需的滤波，软开关(例如，零电压开关和/或零电流开关)等。

出于说明和描述的目的提供了对实施例的前述描述。该描述并不意图是穷尽的或限制本公开。即使没有具体示出或描述，特定实施例的各个元件或特征通常也不限于该特定实施例，而是在可应用的情况下是可互换的并且可以用在所选实施例中。这些元件或特征还可以以许多方式变化。这样的变化不被认为是偏离本公开，并且所有这样的修改都旨在被包括在本公开的范围内。