[发明专利]电力转换设备

说明书

一种电力转换设备包括第一电源导轨、第二电源导轨、电力切换支路和用于回收寄生电抗元件中存储的能量的电路布置。寄生电抗元件可以是与电力切换电路的电力开关串联连接的寄生电感器或者半导体电力开关两端的寄生电容。电路布置可以包括钳位器支路和/或包括辅助半导体开关的电路布置。钳位器支路用于回收寄生电感器中存储的能量。辅助半导体开关与电力切换电路的输出二极管并联连接，并且可由控制电路操作以回收存储在寄生电容器上的能量。

技术领域

本公开涉及电力转换设备，并且更特别地，涉及切换电源设备，其包括以切换频率进行切换来执行电力转换的电子电力切换装置。

背景技术

诸如电力转换电路的电子电路中的电力损失导致效率的损失以及热耗散问题。随着电路设计的进步，电子电路的效率已经提高，并且由于寄生元件(例如寄生电容)而导致的电力损失变得不利地突出。除了电力损失之外，存储在寄生元件中的电子电荷(尤其是电子电力的寄生元件，例如MOSFET)可导致电压和/电流尖峰，并且这将影响电子电路(例如DC/DC转换器)的可靠性和/或耐久性。

发明内容

公开了一种电力转换设备，包括电路布置以便于回收存储在电抗(reactive)寄生元件上的能量。

一种电力转换设备，包括：电力切换支路，其被配置为对输入电力进行操作以通过电力切换操作产生转换电力；电力输出部分，用于输出转换电力；以及钳位器电路。切换支路包括串联连接的电力电感器和半导体开关。半导体开关被配置为以切换频率在电力输出状态和非电力输出状态之间切换，以执行电力切换操作。钳位器电路被配置为在紧接着非电力输出状态之后的电力输出周期中将能量输出到电力输出部分，能量是在非电力输出周期期间在一个或多个寄生电抗元件上积累或存储的。

电力切换支路可以包括将电力电感器和半导体开关互连的寄生电感器。寄生电感器和半导体开关具有公共节点。钳位器电路可以被布置为钳位器支路，并且包括串联连接的钳位器电容器、第一二极管和并联组件。并联组件将钳位器电容器与第一二极管互连，且包括钳位器电感器与第二二极管的并联连接件。第一二极管的阳极连接到公共节点，并且第一二极管的阴极连接到并联组件。钳位器电容器具有连接到并联组件的第一端子和连接到电源导轨的第二端子。第二二极管以第二二极管的阳极连接到第一二极管的阴极、第二二极管的阴极连接到钳位器电容器的方式被连接。

设备可以包括第一电源导轨和第二电源导轨。电力电感器包括连接到第一电源导轨的第一端子和物理连接到半导体开关的第一端子的第二端子。电力切换支路的半导体开关为设备的主电力开关。电力输出部分包括输出二极管和输出电容器。输出电容器具有连接到第一电源导轨的第一端子和连接到设备的输出端子的第二端子。输出二极管的阳极连接到电力电感器的第二端子，输出二极管的阴极连接到输出电容器的端子，且输出二极管的二极管正向方向朝向电力输出端子。

钳位器电路可以包括半导体开关，其被配置作为与输出二极管并联连接的辅助电子开关；其中辅助电子开关能够在导通状态与断开状态之间切换，在导通状态期间，形成允许辅助电流在与二极管正向方向相反的反向方向上流动的辅助电流路径，在断开状态期间，辅助电流路径被阻断或阻止；并且其中，辅助电子被配置为当流经电力电感器的电流降至零时使反向电流流经电力电感器，以在半导体开关从导通状态切换到断开状态时中和由于半导体开关的寄生电容器而积累的能量。