[发明专利]一种多绕组谐振变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换技术领域，尤其谐振式开关变换器。

背景技术

参见图1，谐振变换器具有高效率和高功率密度的优点，其最佳工作点在谐振点附近，该特性使得谐振变换器的输入电压范围较窄，当输入电压在较大范围内变化时，需调节开关频率偏离谐振点，这将导致谐振变换器性能和效率的降低，并会导致变换器增益敏感，导致系统不稳定，降低系统可靠性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可适应宽输入电压范围的谐振变换器，根据输入电压不同，采用变匝比的控制方式，令该谐振变换器始终工作在较好的工作点附近。

为实现上述目的，一种多绕组谐振变换器采用了如下技术方案：参见图2，包括变压器T1，高位开关SH，低位开关SL，第一谐振电容Cr1，第二谐振电容Cr2……第n谐振电容Cr n；第一控制开关SC1、第二控制开关SC2……第n控制开关SCn，第一二极管DS1、第二二极管DS2……第n二极管DSn；所述的变压器T1包括n个一次侧绕组，即第一绕组Np1及其第一漏感Lr1，第二绕组Np2及其第二漏感Lr2……第n绕组Npn及其第n漏感Lr n；所述变压器T1的第一绕组Np1的同名端、第二绕组Np2的同名端……第n绕组Npn的同名端连接在一起，第一绕组Np1的异名端连接第一谐振电容Cr1的一端，第一谐振电容Cr1的另一端连接第一控制开关SC1的漏极，第一控制开关SC1的源极连接参考地；第二绕组Np2的异名端连接第二谐振电容Cr2的一端，第二谐振电容Cr2的另一端连接第二控制开关SC2的漏极，第二控制开关SC2的源极连接参考地；第n绕组Npn的异名端连接第n谐振电容Cr n的一端，第n谐振电容Cr n的另一端连接第n控制开关SCn的漏极，第n控制开关SCn的源极连接参考地；第一二极管DS1的阴极和阳极分别并联于第一控制开关SC1的漏极和源极，第二二极管DS1的阴极和阳极分别并联于第二控制开关SC2的漏极和源极，第n二极管的阴极和阳极分别并联于第n控制开关SCn的漏极和源极；高位开关SH和低位开关SL连接为半桥电路，该半桥电路的中点连接变压器T1的n个一次侧绕组的同名端。

所述变压器T1还包括至少一个二次侧绕组Ns，所述的变压器T1的n个一次侧绕组的同名端相连，即第一绕组Np1的同名端、第二绕组Np2的同名端……第n绕组Npn的同名端连接在一起，第一绕组Np1的匝数大于第二绕组Np2的匝数，第二绕组Np2的匝数大于第n绕组Npn的匝数；变压器T1的匝比，Np1/Ns > Np2/Ns > Npn/Ns，因此第一绕组Np1适合最高的输入电压Vin，第n绕组适合最低输入电压Vin。

所述的第一漏感Lr至第n漏感Lr n是变压器T1的n个一次侧绕组的寄生漏感，与对应的一次侧绕组为串联关系，当电路需要较大漏感量时，可使用外部独立电感替代所述的寄生漏感，以使电路工作在最佳工作点。

所述的第一控制开关SC1连接在第一谐振电容Cr1和参考地之间，所述的第二控制开关SC2连接在第二谐振电容Cr2和参考地之间，所述的第n控制开关SC n连接在第n谐振电容Cr n和参考地之间，所述的第一控制开关SC1至第n控制开关SC n或者是MOSFET，或者是三极管，或者是SiC器件，或者是GaN器件，其作用是，根据输入电压Vin的大小，控制变压器T1的励磁电流的通路，从而控制变压器T1的匝比；第一控制开关SC1导通而其它控制开关关断时，匝比Np1/Ns；第二控制开关SC2导通而其它控制开关关断时，匝比Np2/Ns；第n控制开关SCn导通而其它控制开关关断时，匝比为Np n/Ns。

所述的第一二极管DS1的阴极和阳极分别并联于第一控制开关SC1的漏极和源极，该第一二极管DS1或者是独立二极管，或者是第一控制开关SC1的寄生二极管，所述第一二极管DS1的作用是阻断谐振电容Cr1的谐振电流，令谐振电容Cr1不参与工作；同理，其它二极管的作用相同。

附图说明

图1：已知的谐振变换器电路结构图

图2：本发明第一实施例一种多绕组谐振变换器电路结构图

图3：本发明第一实施例一种多绕组谐振变换器的等效电路结构图

图4：本发明第二实施例一种多绕组谐振变换器电路结构图

图5：本发明第二实施例一种多绕组谐振变换器，第二控制开关SC2关断时的等效电路图

图6：本发明第二实施例一种多绕组谐振变换器，第二控制开关SC2导通时的等效电路图