转换器的制作方法

本发明涉及一种反激转换器或正激转换器，尤其涉及一种为实现性能或效率优势而设计的转换器。

背景技术：

1、在需要dc-dc转换的情况下，可以共用反激转换器和正激转换器。在需要某些dc-dc转换时，反激转换器和正激转换器也可以形成dc-dc转换器的一部分。在转换器的输入侧和其输出侧之间需要进行电隔离的应用中，反激转换器和正激转换器的应用是特别有益的。

2、在典型的反激转换器中，采用磁耦合到输出线圈的输入线圈，且提供与输入线圈串联的开关。二极管和平滑电容器连接到输出线圈。尽管在某些方案中，开关运行于较低频率，例如50-100khz范围内，但是，在具体的使用中，本发明的开关在高频率下，例如在100khz量级，重复的打开和关闭。当开关闭合时，与直接连接到相关电压源的输入线圈相关的电流和磁通量增加，并且能量被存储在输入线圈中。在转换器的工作阶段，输出线圈中感应的电压为负值，因此连接到输出线圈的二极管被反向偏置，从而防止电流流过输出线圈。转换器的输出因平滑电容器的放电得以满足。

3、当开关打开时，输入线圈电流和相关的磁通量下降。输出线圈的电压为正值，二极管被正向偏置，允许电流从转换器流向负载，并对电容器充电。

4、可以理解，通过在打开和闭合位置之间重复切换开关，与输入或电源隔离的电路将提供变化的dc输出。

5、诸如反激转换器的耦合线圈转换器的缺点是：为了实现小尺寸和高输出，需要较高的开关频率。然而，随着漏电感的影响变得显著，提高开关速度降低了转换器的效率。当转换器用于ac-dc转换应用时，尤是如此。类似地，漏电感限制了正激转换器的使用。

6、解决这个问题的一种尝试是提供所谓的有源箝位电路。有源箝位电路包括连接在输入线圈两端的电容器，其中，提供了开关以控制电容器的充电和放电的时间。当转换器的主开关打开时，允许电容器通过输入线圈放电。以这种方式，漏电感的输出可以存储在电容器中，且随后在开关断开的时间间隔期间通过转换器的线圈提供给输出。此外，该输出也可以以例如能量的形式损失。

7、虽然提供这种有源钳位电路装置是有利的，但是其中使用的开关部件相对复杂和昂贵，且所能实现的效率的提高相对较小。这是因为当主开关打开的情况下以上述方式操作主开关时，输入和输出线圈之间的磁耦合对于将存储的漏电感能量传输到输出端不是最佳的。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种工作效率提高的耦合电感转换器，例如反激转换器或正激转换器。

2、根据本发明的一方面，提供了一种用于耦合电感转换器中的转换器电路。转换器电路包括：输入线圈和与输入线圈串联的主开关，输入线圈用于允许其与输出线圈磁耦合到所提供的线圈，输入线圈具有连接到电路的输入的输入侧和连接到主开关的开关侧；且转换器电路还包括：输入侧箝位电路，输入侧箝位电路包括能量存储器和开关装置，开关装置被控制以使得在使用中存储在能量存储器中的漏电感能量能够被释放到输入线圈的输入侧。

3、在一些实施例中，转换器使用转换器电路和磁耦合到输入线圈的输出线圈。

4、根据本发明的另一方面，提供了一种被配置为反激转换器或正激转换器的转换器或耦合电感转换器。转换器包括：输入线圈，与输入线圈串联的主开关，以及磁耦合到输入线圈的输出线圈，输入线圈具有连接到电路的输入的输入侧和连接到主开关的开关侧；且转换器还包括：输入侧箝位电路，输入侧箝位电路包括能量存储器和开关装置，开关装置被控制以使得在使用中存储在能量存储器中的漏电感能量能够被释放到输入线圈的输入侧。

5、在以上方面中，当主开关闭合时，在输入侧箝位电路的开关装置的控制下，能量存储器可能放电。

6、实际上，能量存储器的放电补充了到反激转换器或正激转换器的输入，分别在反激转换器或正激转换器的操作周期中的一个方向和一个点上通过反激转换器或正激转换器的线圈，并在该点进行转化的优化。结果，考虑到反激转换器的例子，可以更有效地使用漏电感输出。因此，与传统的反激转换器相比以及与包括有源箝位的反激转换器相比，反激转换器可以具有增强的效率。同样地，考虑正激转换器形式的另一示例，通过本设计可以更有效地使用正激转换器装置的漏电感。此外，实施本发明所需的附加部件为相对简单和低成本的部件，因此可以以简单和低成本的方式实现更高的效率。

7、较为方便地，能量存储器采用电容器的形式。同样，开关装置包括二极管和受控开关，如mosfet。然而，不限于此，开关也可以采用其它形式，二极管也可以由适当控制的mosfet等代替。在一些实施例中，开关装置包括一个或多个氮化镓(gan)开关，或能够提供高khz区域、mhz区域或更高的开关频率的其它开关装置。因此，开关装置可以被配置为以至少100khz、至少1mhz、至少10mhz或至少100mhz的开关频率fs工作。

8、在高开关频率下，可以提供线圈，而线圈不缠绕于磁芯结构。在这种情况下，输入线圈和输出线圈可以印刷在电路板上。输入线圈和输出线圈可以耦合，并不依赖于磁芯结构。输入线圈和输出线圈可以位于不同的部件上。这样，本发明的转换器可以用作无线充电装置的一部分。应当理解的是，在位于不同部件上的情况下，这些部件是可分离的，以减小输入线圈和输出线圈之间的耦合电感，和/或可配置为允许这些部件在允许输入线圈和输出线圈之间出现耦合电感的位置处彼此对靠设置或相对于彼此设置。

9、本发明的转换器可以用在反激转换器或正激转换器中。

技术特征：

1.一种用于耦合电感转换器中的转换器电路，其特征在于，所述转换器电路包括：输入线圈和与所述输入线圈串联的主开关；所述输入线圈用于允许其与输出线圈磁耦合到所提供的线圈；所述输入线圈具有连接到所述电路的输入的输入侧和连接到所述主开关的开关侧；且所述转换器电路还包括：输入侧箝位电路，所述输入侧箝位电路包括能量存储器和开关装置，所述开关装置被控制以使得在使用中存储在所述能量存储器中的漏电感能量能够被释放到所述输入线圈的输入侧。

2.根据权利要求1所述的转换器电路，其特征在于，其中，所述转换器电路被配置为使得当所述主开关闭合时，在所述输入侧箝位电路的所述开关装置的控制下，进行所述能量存储器放电。

3.根据权利要求1或2所述的转换器电路，其特征在于，其中，所述能量存储器采取电容器的形式。

4.根据前述权利要求中任一项所述的转换器电路，其特征在于，其中，所述开关装置包括二极管和受控开关。

5.根据权利要求4所述的转换器电路，其特征在于，其中，所述受控开关包括mosfet。

6.根据权利要求4所述的转换器电路，其特征在于，其中，所述受控开关包括gan开关。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的转换器电路，其特征在于，其中，所述开关装置包括集成电路。

8.根据前述权利要求中任一项所述的转换器电路，其特征在于，其中，所述开关装置被配置为以至少100khz、至少1mhz、至少10mhz或至少100mhz的开关频率fs工作。

9.一种转换器，其特征在于，包括：根据前述权利要求中任一项所述的转换器电路和磁耦合到所述输入线圈的输出线圈。

10.一种被配置为反激转换器或正激转换器的转换器，其特征在于，所述转换器包括：输入线圈，与所述输入线圈串联的主开关，以及磁耦合到所述输入线圈的输出线圈，所述输入线圈具有连接到所述电路的输入的输入侧和连接到所述主开关的开关侧；且所述转换器还包括：输入侧箝位电路，所述输入侧箝位电路包括能量存储器和开关装置，所述开关装置被控制以使得在使用中存储在所述能量存储器中的漏电感能量能够被释放到所述输入线圈的输入侧。

11.根据前述权利要求中任一项所述的转换器，其特征在于，其中，所述输入线圈和所述输出线圈印刷在电路板上。

12.根据前述权利要求中任一项所述的转换器，其特征在于，其中，所述输入线圈和所述输出线圈是可耦合的，而不依赖于磁芯结构。

13.根据前述权利要求中任一项所述的转换器，其特征在于，其中，所述输入线圈和所述输出线圈位于不同的部件上。

14.根据权利要求13所述的转换器，其特征在于，其中，所述不同部件可分离以减小所述输入线圈与所述输出线圈之间的耦合电感。

15.根据权利要求13或14所述的转换器，其特征在于，其中，所述不同部件被设置为相对于彼此位于允许在所述输入线圈和所述输出线圈之间出现耦合电感的位置。

16.根据前述权利要求中任一项所述的反激转换器。

17.根据权利要求1至15中任一项所述的正激转换器。

技术总结
一种配置为反激转换器或正激转换器的转换器，所述转换器包括：输入线圈12，与所述输入线圈12串联的主开关16，以及磁耦合到所述输入线圈12的输出线圈14，所述输入线圈12具有连接到所述电路的输入32的输入侧12a和连接到所述主开关16的开关侧12b；且所述转换器还包括：输入侧箝位电路22，所述输入侧箝位电路22包括能量存储器26和开关装置18，所述开关装置28被控制以使得在使用中存储在所述能量存储器26中的漏电感能量能够被释放到所述输入线圈12的输入侧12a。

技术研发人员：穆罕默德·扎基·艾哈迈德
受保护的技术使用者：普希夫有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12