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串联谐振转换器
2021-01-13

用于将功率从功率输入转换为直流输出电压或电流的装置和方法技术领域,一种用于将功率从功率输入转换为直流输出电压或电流的装置和方法,该装置包括串联谐振转换器。串联谐振转换器包含至少两个串联连接的半导体开关,该半导体开关具有连接到至少一个的公共输出端子,第一线圈,该线圈可以是变压器的一部分,该变压器的第二绕组连接到整流器装置,该整流器装置的输出连接到输出端子。其中第一反馈电路从输出端子连接到误差放大器,该误差放大器放大器在控制电路上连接到输入,该输出通过驱动器装置连接到半导体开关的输入。其中所述设备进一步包括第二反馈电路,其中所述第二反馈电路引导来自至少一个电容器的信号,所述电容器串联连接至所述第一线圈至输入端子。


串联谐振转换器,提出了一种用于串联谐振转换器的调节方法和开关模式电源,该串联谐振转换器包括逆变器和具有变压器的初级侧电路,该变压器的次级侧电压由至少一个整流器整流以产生输出直流电压。为了避免特别是由整流器元件(功率半导体)的不同负载所表现出的不对称负载,测量串联谐振转换器的电强度,例如,该大小可以是初级侧电流,电容上的初级侧电压或次级侧整流电压,从幅度的测量中,计算出用于对称偏差的参数,为此提出了不同的对称性测量方法,对称调节装置利用逆变器的驱动,例如由逆变器产生的脉宽调制电压的占空比,以最小化对称偏差的参数,这实现了功率在次级整流器元件上的均匀分配。


串联谐振


描述了开关频率的调节,以使其清楚地保持在串联谐振装置的谐振频率之上,该电路工作在频率模式下,这导致输出电压与输出功率之间的关系出现非线性,上述专利申请的重点是避免整流组件的不对称负载,而实际的发明是通过使反馈线性化来优化输出稳定性。


串联谐振电路(60),其包括具有复位输入(R)的可变频率斜坡发生器(28),该复位输入(R)用于响应于每个复位信号使在输出处产生的输出斜坡信号下降至零。比较器(30)具有耦合到斜坡信号发生器的输出的输入,用于控制串联-并联谐振电路的输出直流电压的第二输入和每当斜坡信号达到第二输入的幅度时改变电平的输出,具有第一和第二输出(Q,Q)的双稳态电路(32),分别用于输出第一和第二信号,该输出信号响应于耦合到该输入的比较器的输出信号的变化而变化。脉冲发生器(26)耦合到串联-并联谐振电路,以产生输出脉冲序列,每当流过串联谐振电路的电流从第一方向和第二方向中的一个改变为第一方向和第二方向中的另一个时,就会产生输出脉冲,输出脉冲被施加到可变频率斜坡发生器的复位输入,以调节输出斜坡信号的频率。


这可以通过修改后的装置或方法来实现,使得第二反馈电路连接至控制电路的输入端子,该输入端子连接至至少一个电容器,该电容器控制开关频率。第二反馈该电路包括一个信号,该信号取决于在每个开关的半个周期中串联谐振电容器上电荷的实际变化,从而使第一反馈电路的影响线性化。


以这种方式,实现了在频率模式下照常进行功率转换器的启动,并且在该模式下也进行轻负载操作,但是,如果负载增加,则会在充电模式下自动改变运行方向。其中串联谐振电容器上的电压变化(取决于输出的实际电流需求)用作反馈信号,控制电路,充电模式下的全时操作可能很关键,因为电源可能会在充电模式下启动时出现问题,因为在启动情况下不会出现反馈信号,并且可能会在轻负载下出现稳定性问题,通过使启动和轻载发生在频率模式下可以完全解决此问题,并且仅在输出电流增加时才使用充电模式操作。


正常的频率控制会产生很强的非线性转换,这从现有技术中是已知的,充电模式具有更好的线性度,但是在低负载下,它仍然具有相当非线性的转换,在该专利申请中描述的组合的频率控制和充电模式在任何负载下都是高度线性的。

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