[发明专利]LC 缓冲电路

说明书

技术领域

本发明涉及LC(电感电容)缓冲(snubber)电路，并且具体地涉及使LC缓冲电路中的循环电流的最小化。 

背景技术

已经开发了各种电压缓冲电路，用于保证开关变换器(switching converter)中的半导体的电压应力余量。RCD缓冲器被广泛地用于成本敏感应用，但是它会导致相当大的功率损耗[1]-[2]。 

LC缓冲器可以提供用于减小在效率敏感应用中的功率损耗[3]-[9]的可选解决方案。图1a至图1c示出了传统LC缓冲器的一些实现方式。图1a示出了在反激式变换器中的LC缓冲器11。图1b示出了在正激式变换器中的LC缓冲器12。图1c示出了在电流馈送变换器中的LC缓冲器13。 

如图1a所示的反激式变换器拓扑结构因其包括一个开关Q、一个二极管D_o和互感器(transformer)T的简单结构而成为一种用于低功率应用的流行拓扑结构[1]。然而，作为简单结构的代价，反激式变换器可能在开关Q和二极管D_o上遭受大的电压/电流应力。此外，开关Q关断时主互感器T的漏电感会导致相当大的电压尖峰。因此，可能需要使用例如如图1a所示的电压缓冲器。 

在一些高电源电压应用中，例如，其中电源电压可以达到1200V的三相辅助电源(APS，three-phase auxiliary power supply)，开关变换器中的开关器件的电压应力余量可能非常有限。因此，缓冲器可能必须能够将额外的电压应力限制到小范围[2]。在这种情况下，可以增大LC缓冲器中的缓冲电容，这反过来会导致了更高的循环电流。这些循环电流可能引起在开关中和在缓冲电路自身中的额外的传导损耗。所开发的LC缓冲器中的一些LC缓冲器可以改善性能[7]-[9]，但是它们仅限于窄的电源电压范围。 

发明内容

本发明的目的是提供用于减轻上述缺点的方法以及实现该方法的装置。通过由在独立权利要求中所述的内容来表征的配置和方法来实现本发明的目的。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。 

本公开提出了用于开关变换器的增强型LC缓冲器拓扑结构。增强型LC缓冲器与传统LC缓冲器相比可以减小循环电流。所提出的缓冲器具有与开关变换器的输出端的耦接，通过该耦接可以将存储在缓冲器中的能量转移至输出端，这使得循环电流最小化。这可以带来更高的效率。可以通过使其一次绕组用作缓冲电感的互感器来实现与输出端的耦接。 

所公开的LC缓冲器可以为开关变换器的开关提供有效的电压钳制。可以减小开关(多个开关)的峰值电压应力。这带来了更低的开关电压应力和更高的可靠性。有效的电压钳制还可以为增大了的占空比提供空间，从而进一步地减小传导损耗。 

在开关处于导通状态期间，随着通过缓冲器转移一部分电力，可以减小输出电容器的电流纹波。随着纹波的减小，开关变换器的输出滤波器的尺寸也可以减小。 

所公开的增强型LC缓冲器可以应用于各种类型的变换器拓扑结构，并且可以通过增强型LC缓冲器的不同类型的二次级来实现。 

附图说明

下面将参照附图借助于优选实施例更详细地对本发明进行描述，其中： 

图1a至图1c示出了传统LC缓冲器的一些实现方式； 

图2a至图2c示出了传统LC缓冲器的示例性电压波形和示例性电流波形； 

图3a至图3e示出了传统LC缓冲器的电流路径； 

图4a至图4e例示了所公开的增强型LC缓冲器拓扑结构的示例性实现方式； 

图5示出了在反激式变换器中的增强型LC缓冲电路的示例性实现方式； 

图6a至图6d示出了图5的增强型LC缓冲器的示例性电压波形和示例性电流波形； 

图7a至7d示出了在图5的增强型LC缓冲器中的电流路径； 

图8a至图8d示出了传统LC缓冲器的示例性的仿真电流波形和仿真电压波形；以及 

图9a至图9d示出了增强型LC缓冲器的示例性的仿真电流波形和仿真电压波形。 

具体实施方式