CN103312174B - 变换器电路及其布局以及谐振变换器电路及其布局 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变换器电路及其布局以及谐振变换器电路及其布局，所述变换器电路具体为多相并联交错式变换器电路，其中每一相具有两个或更多个变压器以及电性耦接至所述两个或更多个变压器的两个或更多个整流器，所述变换器电路的布局具体为所述多相并联交错式变换器电路的多变压器和多整流器的布局。在这些布局中，所述多相变换器的多变压器和多整流器交错地排列为对称于共用的(一个或多个)输出极化电容，以便保证每一相的整流器输出相对于所述共用的输出极化电容对称，从而减少输出电容电流的输出纹波。

Description

变换器电路及其布局以及谐振变换器电路及其布局

相关专利申请的交叉引用

本申请为共同未决的美国专利申请No.13/090,925(由HaoyiYe等在2011年4月20日提交且名称为“并联谐振变换器电路及其控制方法”)的部分继续申请，该美国专利申请No.13/090,925自身为另一美国专利申请No.12/394,571(由HaoyiYe等在2009年2月27日提交且名称为“并联谐振变换器电路及其控制方法”)的继续申请，该美国专利申请No.12/394,571的状态为放弃且其自身依据美国法典第35部分第119条(a)款(35U.S.C.§119(a))主张要求中国台湾专利申请No.097109222(由HaoyiYe等在2008年3月14日提交且名称为“并联谐振变换器电路及其控制方法”)的优先权及权益，以上专利申请的全部内容通过全部引用的方式并入于此。

技术领域

本发明一般性涉及具有多变压器和多整流器的交错式变换器电路，更特别是涉及一种谐振变换器，以及交错式LLC-SRC电路的多变压器和多整流器布局。

背景技术

LLC串联谐振变换器(LLC-SRC)已经被广泛地应用于多种电源装置中，这是由于它相对于其他类型的变换器具有多种优势。例如，其设计比较简单，并且可以在全载范围内实现原边MOS(金属氧化物半导体)的零电压开关(ZVS)运行和副边MOS的零电流开关(ZCS)运行，从而提高了系统效率。

然而，LLC-SRC的输出电流具有“半弦”的波形。并且，在开关频率小于谐振频率时，副边MOS的电流断续且峰值比较高，这不仅增加元件电流的预定/额定值，而且也增加了变换器的导通损耗。

传统的LLC-SRC具有输出电流纹波大的缺点。为了满足相对于传统PWM变换器相同的输出电压纹波以及满足电容的电流纹波要求，输出端需要并联耦接许多电容。要将LLC-SRC应用于强电流场合，有必要采用交错模式，即，将两个或N个LLC-SRC并联连接/交错。利用控制电路使各个LLC-SRC的开关错相90°或180°/N驱动，可以有效降低输出电流纹波并提高输出电流纹波的频率，从而减少输出电容的数目，降低功率开关元件的规格，以达到降低成本以及增加输出功率和功率密度的目的，同时仍具有LLC-SRC的ZVS和ZCS的优点。

并联交错式LLC-SRC适用于高功率及高电流的电源。并联交错式LLC-SRC主要是指一种两个或多个LLC-SRC的输出并联连接且耦接至共用输出滤波电容的变换器。当两个LLC-SRC交错时，有两种输入连接方式：一种是输入并联连接，其适用于低输入电压并且仅用于功率放大；另一种是输入串联连接，其中通常在输入之前耦接三相PFC。因此，使用具有较小电压应力的开关可以满足高输入电压的要求。在两相交错式LLC-SRC中，副边侧整流器输出的分布相对于共用输出电容对称，由此使两相中整流器的输出电流幅值相等，而相位相差90°。在叠加输出电流后，可以实现具有小纹波的输出电容输出电流。

然而，在实践中，将两相交错式LLC-SRC副边侧整流器输出传输到共用输出电容的导线的长度差异会在其中导致不同的寄生电阻和寄生电感，从而必然引起输出电流的不对称性。因此，在两相整流器输出电流中产生幅值和相位偏移，这导致输出电容的纹波电流的增加，使并联交错效果变差。

在低电压和强电流的应用中，由于产品规格的原因，每个并联交错式LLC-SRC可具有两个或更多个变压器。考虑到整流器MOS的电流应力限制和成本问题，每个LLC-SRC会具有两个或更多个对应的整流器。如果变压器和整流器的布局不合理，交错效果将会大大降低。

因此，本领域中存在目前未得到解决的需求从而引起以上所述的缺点及不足。

发明内容

本发明，在一个方面，涉及一种变换器电路。在一个实施例中，该变换器电路具有第一输出和第二输出，并包括第一变换器和第二变换器。

每个变换器包括：开关网络电路；第一变压器和第二变压器，每个变压器具有初级线圈以及至少一个次级线圈，其中所述开关网络电路与所述第一变压器和第二变压器的初级线圈彼此电性连接；以及第一整流器和第二整流器，其分别电性耦接至所述第一变压器和所述第二变压器的次级线圈，每个整流器具有第一输出和第二输出。

所述第一变换器和第二变换器的第一整流器的第一输出和第二输出电性地并联连接至第一输出电容，该第一输出电容电性连接在所述变换器电路的所述第一输出和所述第二输出之间。所述第一变换器和第二变换器的第二整流器的第一输出和第二输出电性地并联连接至第二输出电容，该第二输出电容电性连接在所述变换器电路的所述第一输出和所述第二输出之间。

在一个实施例中，每个变换器具有第一输入和第二输入。所述第一变换器的第二输入电性地串联连接至所述第二变换器的第一输入。所述第一变换器的第一输入和所述第二变换器的所述第二输入电性耦接至电压源用以接收输入电压。

在一个实施例中，每个谐振变换器还包括开关网络电路，其电性耦接在所述第一和第二输入与谐振槽之间。在一个实施例中，每个谐振变换器的开关网络电路包括半桥电路或全桥电路。

在一个实施例中，所述第一输出电容和第二输出电容的每一个包括一个或多个高频滤波电容。

在一个实施例中，每个谐振变换器的所述第一整流器和第二整流器的每一个包括半桥电路和全桥电路。

在另一个方面，本发明涉及一种上述所揭示谐振变换器电路的布局。

在一个实施例中，该布局，包括主板，以及间隔分开并沿预定方向垂直附连至所述主板的第一子板和第二子板。所述第一谐振变换器和第二谐振变换器的所述第一整流器以及所述第一输出电容间隔分开布置在所述第一子板的一侧上，使所述第一输出电容放置于所述第一谐振变换器的第一整流器与所述第二谐振变换器的第一整流器之间，且所述第一谐振变换器和第二谐振变换器的所述第一变压器装设在所述第一子板的另一侧上，并分别与所述第一谐振变换器和第二谐振变换器的所述第一整流器空间对准且电性连接。所述第一谐振变换器和第二谐振变换器的所述第二整流器以及所述第二输出电容间隔分开布置在所述第二子板的一侧上，使所述第二输出电容放置于所述第一谐振变换器的第二整流器与所述第二谐振变换器的第二整流器之间，且所述第一谐振变换器和第二谐振变换器的所述第二变压器装设在所述第二子板的另一侧上，并分别与所述第一谐振变换器和第二谐振变换器的所述第二整流器空间对准且电性连接。

在一个实施例中，所述第一谐振变换器和第二谐振变换器的第一整流器对称地放置在所述第一输出电容的两侧，且其中所述第一谐振变换器和第二谐振变换器的第二整流器对称地放置在所述第二输出电容的两侧。

在一个实施例中，通过将所述第一谐振变换器和第二谐振变换器的第一变压器的次级线圈的销对称地固定在所述第一子板上而将所述第一谐振变换器和第二谐振变换器的第一变压器装设在所述第一子板的另一侧上。通过将所述第一谐振变换器和第二谐振变换器的第二变压器的次级线圈的销对称地固定在所述第二子板上而将所述第一谐振变换器和第二谐振变换器的第二变压器装设在所述第二子板的所述另一侧上。

在一个实施例中，每个子板具有正极输出端口和负极输出端口，二者电性地并联连接至各个所述第一输出电容和第二输出电容。所述第一子板的正极输出端口和负极输出端口分别电性地并联连接至所述第二子板的正极输出端口和负极输出端口，后二者电性地并联连接至所述谐振变换器电路的第一输出和第二输出。

所述布局还包括布置在所述主板上的一个或多个极化电容，且其中所述一个或多个极化电容电性地并联连接至所述谐振变换器电路的所述第一输出和第二输出。

在又一个方面，本发明涉及一种上述所揭示谐振变换器电路的布局。在一个实施例中，该布局，包括主板，以及垂直附连至所述主板的子板。所述第一谐振变换器的第一整流器、所述第一输出电容、所述第二谐振变换器的第一整流器、所述第一谐振变换器的第二整流器、所述第二输出电容以及所述第二谐振变换器的第二整流器间隔分开且沿预定方向顺序地布置在所述子板的一侧上，使得所述第一输出电容放置于所述第一谐振变换器的第一整流器与所述第二谐振变换器的第一整流器之间，且所述第二输出电容放置于所述第一谐振变换器的第二整流器与所述第二谐振变换器的第二整流器之间。所述第一谐振变换器的第一变压器、所述第二谐振变换器的第一变压器、所述第一谐振变换器的第二变压器以及所述第二谐振变换器的第二变压器顺序地装设在所述子板的另一侧上，并分别与所述第一谐振变换器的第一整流器、所述第二谐振变换器的第一整流器、所述第一谐振变换器的第二整流器、以及所述第二谐振变换器的第二整流器空间对准且电性连接。

在一个实施例中，所述第一谐振变换器的第一变压器、所述第二谐振变换器的第一变压器、所述第一谐振变换器的第二变压器以及所述第二谐振变换器的第二变压器通过将对应变压器的次级线圈的销固定在所述子板上而顺序地装设在该子板的另一侧上。

在一个实施例中，所述子板具有电性并联连接至所述第一输出电容的第一正极输出端口和第一负极输出端口，以及电性并联连接至所述第二输出电容的第二正极输出端口和第二负极输出端口。所述第一正极输出端口和所述第一负极输出端口电性地并联连接至所述第二正极输出端口和所述第二负极输出端口，后二者电性地并联连接至所述谐振变换器电路的所述第一输出和第二输出。

在一个实施例中，所述布局还包括布置在所述主板上的一个或多个极化电容，且其中所述一个或多个极化电容电性地并联连接至所述谐振变换器电路的所述第一输出和第二输出。

在又一个方面，本发明涉及一种谐振变换器电路。在一个实施例中，该谐振变换器电路具有第一输出和第二输出，并包括M个谐振变换器{G_m}，m＝1，2，3，...，M，M为大于1的整数。每个谐振变换器G_m包括：谐振槽、N个变压器{T_m，n}以及N个整流器{R_m，n}，n＝1，2，3，...，N，N为大于1的整数。每个变压器T_m，n具有初级线圈和至少一个次级线圈。所述谐振槽和所述N个变压器的初级线圈彼此电性地串联连接。每个整流器R_m，n具有第一输出和第二输出，且电性耦接至各变压器T_m，n的至少一个次级线圈。

在一个实施例中，M个谐振变换器{G_m}的所述多变压器{T_m，n}和所述多整流器{R_m，n}被排列为N组，使每一组包括M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1，n，T_2，n，T_3，n，...T_M，n和第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n。对于每一组，M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n的第一输出和第二输出电性地并联连接至第n个输出电容C_Fn，该电容电性连接在所述谐振变换器电路的第一输出和第二输出之间。

在一个实施例中，每个谐振变换器G_m具有第一输入和第二输入，其中除了最后一个之外的任一谐振变换器G_m的第二输入电性地串联连接至其紧接的下一个谐振变换器G_m+1的第一输入，且其中第一个谐振变换器G₁的第一输入和最后一个谐振变换器G_M的第二输入电性耦接至电压源，用以接收输入电压。

在一个实施例中，每个谐振变换器G_m还包括开关网络电路SNC_m，该开关网络电路电性耦接在所述第一输入和第二输入与谐振槽之间。在一个实施例中，每个谐振变换器G_m的所述开关网络电路SNC_m包括半桥电路或全桥电路。

在一个实施例中，每个输出电容C_Fn包括一个或多个高频滤波电容。

在一个实施例中，每个谐振变换器G_m的每个整流器R_m，n包括半桥电路或全桥电路。

在再一个方面，本发明涉及一种上述所揭示谐振变换器电路的布局。在一个实施例中，该布局，包括：主板和N个子板，且所述子板间隔分开并沿预定方向垂直附连至所述主板，其中对于每个组，所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n以及第n个输出电容C_Fn间隔分开地布置在第n个子板的一侧上，且所述M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1，n，T_2，n，T_3，n，...T_M，n装设在所述第n个子板的另一侧上，并分别与所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n空间对准且电性连接。

在一个实施例中，所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n对称地放置于第n个子板上第n个输出电容的两侧。

在一个实施例中，通过将所述M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1，n，T_2，n，T_3，n，...T_M，n中每一个的次级线圈的销对称地固定在第n个子板上，使所述M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1，n，T_2，n，T_3，n，...T_M，n装设在该子板的另一侧上。

在一个实施例中，第n个子板具有电性并联连接至各第n个输出电容的正极输出端口和负极输出端口。所述N个子板的所述正极输出端口和负极输出端口分别电性地并联连接至所述谐振变换器电路的第一输出和第二输出。

所述布局还包括布置在所述主板上的一个或多个极化电容，且其中所述一个或多个极化电容电性地并联连接至所述谐振变换器电路的所述第一输出和第二输出。

在一个方面，本发明涉及一种上述所揭示谐振变换器电路的布局。在一个实施例中，该布局包括：主板，以及垂直附连至所述主板的子板，其中对于每一组，所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n以及第n个输出电容C_Fn间隔分开并沿预定方向顺序地布置在所述子板的一侧上，且所述M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1，n，T_2，n，T_3，n，...T_M，n沿所述预定方向装设在所述子板的另一侧上，并分别与所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n空间对准且电性连接，以限定出各个子布局。每个子布局沿所述预定方向排列。

在一个实施例中，所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n对称地放置于所述子板上第n个输出电容的两侧。

在一个实施例中，通过将所述M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1，n，T_2，n，T_3，n，...T_M，n的每一个的次级线圈的销对称地固定在所述子板上，使所述M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1，n，T_2，n，T_3，n，...T_M，n装设在所述第一子板的另一侧上。

在一个实施例中，所述子板具有M对正极输出端口和负极输出端口。每一对所述正极输出端口和负极输出端口电性地并联连接至各输出电容。所述M对正极输出端口和负极输出端口分别电性地并联连接至所述谐振变换器电路的所述第一输出和第二输出。

在一个实施例中，所述布局还包括布置在所述主板上的一个或多个极化电容，且其中所述一个或多个极化电容电性地并联连接至所述谐振变换器电路的所述第一输出和第二输出。

从以下结合附图所作的优选实施例的说明中，本发明上述及其他方面将更为显现，尽管其中在不脱离新颖概念及公开内容的精神和范围下仍可作出多种变型及修改。

附图说明

以下附图一并示出本发明的一个或多个实施例以及书面说明，用于阐释本发明的原理。在所有附图中尽可能使用相同的附图标记表示实施例中相同或相似的元件，其中：

图1示意性示出根据本发明一个实施例的谐振变换器电路的图示；

图2示意性示出图1所示谐振变换器电路中利用的单相LLS-SRC的图示；

图3示意性示出图1中所示谐振变换器电路根据本发明一个实施例的布局；

图4示意性示出图1中所示谐振变换器电路根据本发明另一实施例的布局；

图5示意性示出根据本发明一个实施例的谐振变换器电路的图示；

图6示意性示出图5所示谐振变换器电路中利用的单相LLS-SRC的图示；以及

图7示意性示出根据本发明一个实施例的谐振变换器电路的图示。

具体实施方式

现在将参照附图更充分地描述本发明，所述附图中显示了本发明的示例性实施例。然而，该发明能够以多种不同的形式实施，而不应当理解为限于文中列举的实施例。更确切而言，提供这些实施例是为了使公开能够彻底及完整，并且能向本领域技术人员充分表达出本发明的范围。在所有附图中相似的附图标记表示相似的元件。

文中所用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而并不意于限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另有清楚指出，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”也意于涵盖复数形式。进一步应当理解，文中在使用“包括”和/或“包括有”、或“包含”和/或“包含有”、或“具有”和/或“带有”等术语时，是列举所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或成分的存在，而并非排除存在或附加其他一个或更多的特征、区域、整体、步骤、操作、元件、成分和/或其组合。

除非另有限定，否则文中所用的所有术语(包括技术及科学术语)都具有与本发明所属技术领域内任一普通技术人员通常理解相同的含义。进一步将要理解，诸如在通常所使用的字典中定义的术语，应当解释为具有与它们在相关领域的语境以及本公开文本中的含义相一致的含义，而不应以一种理想化或过于形式化的概念来解释，除非文中明确这样定义。

如文中所使用的，“大约”、“大致”或“近似”通常应意指所给定值或范围的20％以内，优选为10％以内，且更优选为5％以内。如果没有明确说明，文中给出的数值量都是近似的，意即能够推定为术语“大约”、“大致”或“近似”。

关于本发明的实施例将结合图1-图7中的图示作出说明。依据本发明的目的，如文中所实施以及概括性描述的，本发明在一个方面涉及多种具有多变压器和多整流器的交错式变换器电路，以及交错式变换器电路的多变压器和多整流器的多种布局。

参照图1及图2，显示了根据本发明一个实施例的谐振变换器电路100。该谐振变换器电路100具有第一输入101、第二输入102、第一输出103、第二输出104、第一谐振变换器G₁以及第二谐振变换器G₂。

在一个实施例中，第一及第二谐振变换器G₁和G₂在结构上相同。如图2所示，第一谐振变换器G₁包括开关网络电路(switchnetworkcircuit)SNC₁、电性耦接至开关网络电路SNC₁的谐振槽LLC₁、电性耦接至谐振槽LLC₁的第一变压器T_1，1和第二变压器T_1，2、以及分别电性耦接至第一变压器T_1，1和第二变压器T_1，2的第一整流器R_1，1和第二整流器R_1，2。

具体而言，每个变压器T_1，1/T_1，2都具有一个初级线圈和两个次级线圈。谐振槽LLC₁以及第一和第二变压器T_1，1和T_1，2的初级线圈彼此电性串联连接。第一和第二整流器R_1，1和R_1，2分别电性耦接至第一和第二变压器T_1，1和T_1，2的次级线圈。

每个整流器R_1，1/R_1，2具有第一输出111/113和第二输出112/114。如图1所示，第一和第二谐振变换器G₁和G₂中第一整流器R_1，1和R_2，1的第一输出111和121以及第二输出112和122电性并联连接至第一输出电容C_F1，也就是说，进而电性连接在谐振变换器电路100的第一和第二输出103和104之间。第一和第二谐振变换器G₁和G₂中第二整流器R_1，2和R_2，2的第一输出113和123以及第二输出114和124电性并联连接至第二输出电容C_F2，也就是说，进而电性连接在谐振变换器电路100的第一和第二输出103和104之间。

此外，每个谐振变换器G₁/G₂具有第一输入115/125和第二输入116/126。第一谐振变换器G₁的第二输入116电性串联连接至第二谐振变换器G₂的第一输入125。第一谐振变换器G₁的第一输入115以及第二谐振变换器G₂的第二输入126分别电性耦接至谐振变换器电路100的第一输入101和第二输入102，用以接收输入电压V_in。

在图1和图2所示的本示例性实施例中，每个谐振变换器G₁/G₂的开关网络电路SNC₁/SNC₂都包括全桥电路。在另一实施例中，每个谐振变换器G₁/G₂的开关网络电路SNC₁/SNC₂包括半桥电路(未示出)。

在一个实施例中，第一和第二输出电容CF₁和CF₂中的每个都包括一个或多个高频滤波电容。

在图1和图2所示的实施例中，每个谐振变换器的第一和第二整流器中的每个都包括半桥电路。该半桥电路例如由两个TDSON-8封装的MOS晶体管形成。在另一实施例中，每个整流器都包括全桥电路。

以这样一种配置，谐振变换器电路100以交错模式运行。理想情况下，两相中整流器的输出电流幅值相同，而相位相差90°，因而共用输出电容C₀的输出电流具有小纹波或无纹波。然而，在实践中，在两相交错式变换器中将整流器输出传输至共用输出电容的导线/引线可能会具有不同的长度，因而其中会产生不同的寄生电阻和寄生电感。所产生的寄生电阻和电感会造成输出电流的不对称性，从而导致输出电容的纹波增加并且使并联交错效果变差。

根据本发明的实施例，提供有谐振变换器电路的多变压器和多整流器的不同布局，其中多相变换器的多变压器和多整流器交错排列为对称于共用的(一个或多个)输出极化电容，以便保证每一相的整流器输出相对于共用输出极化电容对称，从而减小输出电容电流的输出纹波。

现在参照图3，其根据本发明的一个实施例示出图1中所示谐振变换器电路100的布局300。具体而言，布局300包括主板360、第一子板361和第二子板362，两个子板间隔开并沿方向365垂直附连至主板360，该方向365是基于具体的产品设计而确定。在一个实施例中，主板360、第一子板361和第二子板362中的每个都包括印刷电路板(PCB)。

在布局300中，第一和第二谐振变换器G₁和G₂的第一整流器R_1，1和R_2，1以及第一输出电容C_F1间隔分开设置在第一子板361的一侧上，以使第一输出电容C_F1置于第一和第二谐振变换器G₁和G₂的第一整流器R_1，1和R_2，1之间。优选地，将第一和第二谐振变换器G₁和G₂的第一整流器R_1，1和R_2，1对称置于第一输出电容C_F1的两侧。第一整流器R_1，1和R_2，1电性连接至第一输出电容C_F1。此外，第一和第二谐振变换器G₁和G₂的第一变压器T_1，1和T_2，1装设在第一子板361的另一侧上，并分别与第一和第二谐振变换器G₁和G₂的第一整流器R_1，1和R_2，1空间对准且电性连接。在图3所示的示例性实施例中，第一谐振变换器G₁的第一变压器T_1，1次级线圈的导电销331A和331B通过焊接或其他安装方式固定在第一子板361上。类似地，第二谐振变换器G₂的第一变压器T_2，1次级线圈的导电销341A和341B通过焊接或其他安装方式固定在第一子板361上。优选地，第一和第二谐振变换器G₁和G₂的第一变压器T_1，1和T_2，1次级线圈的导电销331A和331B与341A和341B对称地固定在第一子板361上。第一子板361具有电性并联连接至第一输出电容C_F1的正极输出端口311和负极输出端口312。

另外，第一和第二谐振变换器G₁和G₂的第二整流器R_1，2和R_2，2以及第二输出电容C_F2间隔分开设置在第二子板362的一侧上，以使第二输出电容C_F2置于第一和第二谐振变换器G₁和G₂的第二整流器R_1，2和R_2，2之间。优选地，将第一和第二谐振变换器G₁和G₂的第二整流器R_1，2和R_2，2对称置于第二输出电容C_F2的两侧。第二整流器R_1，2和R_2，2电性连接至第二输出电容C_F2。此外，第一和第二谐振变换器G₁和G₂的第二变压器T_1，2和T_2，2装设在第二子板362的另一侧上，并分别与第一和第二谐振变换器G₁和G₂的第二整流器R_1，2和R_2，2空间对准且电性连接。在图3所示的示例性实施例中，第一谐振变换器G₁的第二变压器T_1，2次级线圈的导电销332A和332B通过焊接或其他安装方式固定在第二子板362上。类似地，第二谐振变换器G₂的第二变压器T_2，2次级线圈的导电销342A和342B通过焊接或其他安装方式固定在第二子板362上。优选地，第一和第二谐振变换器G₁和G₂的第二变压器T_1，2和T_2，2次级线圈的导电销332A和332B与342A和342B对称地固定在第二子板362上。第二子板362具有电性并联连接至第二输出电容C_F2的正极输出端口321和负极输出端口322。第一子板361的正极输出端口311和负极输出端口312分别与第二子板362的正极输出端口321和负极输出端口322电性连接，进而与谐振变换器电路的第一和第二输出103和104电性连接。

通过将第一和第二子板361和362的正极输出端口311和321以及负极输出端口312和322焊接到主板360，使得第一子板361和第二子板362紧固至主板360。

此外，布局300进一步可包括一个或多个极化电容，例如C_O1、C_O2、C_O3，其布置在主板360上并且电性并联连接至谐振变换器电路的第一和第二输出103和104。整流器R_1，1、R_1，2、R_2，1和R_2，2以及对应的变压器T_1，1、T_1，2、T_2，1和T_2，2的放置优选为对称于所述的一个或多个极化电容。

图4显示图1所示谐振变换器电路100的布局的另一实施例。在该实施例中，布局400包括主板460以及垂直附连至该主板460的子板461。

在该布局400中，第一谐振变换器G₁的第一整流器R_1，1、第一输出电容C_F1、第二谐振变换器G₂的第一整流器R_2，1、第一谐振变换器G₁的第二整流器R_1，2、第二输出电容C_F2和第二谐振变换器G₂的第二整流器R_2，2沿期望方向465按序间隔分开布置在子板461的一侧上。优选地，第一谐振变换器G₁的第一整流器R_1，1和第二谐振变换器G₂的第一整流器R_2，1对称于第一输出电容C_F1放置。第一谐振变换器G₁的第二整流器R_1，2和第二谐振变换器G₂的第二整流器R_2，2对称于第二输出电容C_F2放置。

此外，第一谐振变换器G₁的第一变压器T_1，1、第二谐振变换器G₂的第一变压器T_2，1、第一谐振变换器G₁的第二变压器T_1，2和第二谐振变换器G₂的第二变压器T_2，2按序装设在子板461的另一侧上，并分别与第一谐振变换器G₁的第一整流器R_1，1、第二谐振变换器G₂的第一整流器R_2，1、第一谐振变换器G₁的第二整流器R_1，2和第二谐振变换器G₂的第二整流器R_2，2空间对准且电性连接。在一个实施例中，如图4所示，第一谐振变换器G₁的第一变压器T_1，1、第二谐振变换器G₂的第一变压器T_2，1、第一谐振变换器G₁的第二变压器T_1，2和第二谐振变换器G₂的第二变压器T_2，2中的每个都通过将对应变压器T_1，1/T_2，1/T_1，2/T_2，1次级线圈的导电销(431A，431B)/(441A，441B)/(432A，432B)/(442A，442B)焊接到子板461上而固定在该子板461上。

另外，子板461具有电性并联连接至第一输出电容C_F1的第一正极输出端口411和第一负极输出端口412，以及电性并联连接至第二输出电容C_F2的第二正极输出端口421和第二负极输出端口422。所述第一正极输出端口411和第一负极输出端口412电性并联连接到第二正极输出端口421和第二负极输出端口422，进而电性并联连接至谐振变换器电路的第一和第二输出103和104。类似地，通过将子板461的第一和第二正极输出端口411和421以及第一和第二负极输出端口412和422焊接至主板460，使子板461紧固至主板460。

在图4所示的示例性实施例中，三个极化电容C_O1、C_O2和C_O3电性并联连接至谐振变换器电路的第一和第二输出103和104。类似地，整流器R_1，1、R_1，2、R_2，1和R_2，2以及对应的变压器T_1，1、T_1，2、T_2，1和T_2，2的放置优选对称于所述的一个或多个极化电容。

参照图5和图6，显示了根据本发明另一实施例的谐振变换器电路500。在该示例性实施例中，谐振变换器电路500包括M个谐振变换器{G_m}，m＝1，2，3，...，M，M为大于1的整数。

如图6所示，每个谐振变换器G_m具有谐振槽、N个变压器{T_m，n}以及N个整流器{R_m，n}，n＝1，2，3，...，N，N为大于1的整数。每个变压器T_m，n包括初级线圈和至少一个次级线圈。谐振槽和N个变压器的初级线圈彼此电性串联连接。每个整流器R_m，n电性耦接至各变压器T_m，n的至少一个次级线圈。在图6所示的实施例中，每个整流器R_m，n包括例如由两个MOS开关形成的半桥电路。另外，也可使用全桥电路作为整流器R_m，n。每个整流器R_m，n具有第一输出和第二输出。

如图5所示，多个变压器{T_m，n}和多个整流器{R_m，n}(其中m＝1，2，3，...，M且n＝1，2，3，...，N)被排列为N组{B_n}。每一组B_n包括M个谐振变换器{G_m}所有的第n个变压器T_1，n，T_2，n，T_3，n，...T_M，n和第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n。对于每一组B_n，M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n的第一和第二输出电性并联连接至第n个输出电容C_Fn，该电容进而电性连接在谐振变换器电路500的第一和第二输出103和104之间。每个输出电容C_Fn包括一个或多个高频滤波电容。另外，在谐振变换器电路500的第一和第二输出103和104之间可电性耦接一个或多个极化电容C_O。

此外，每个谐振变换器G_m还可包括电性耦接至谐振槽的开关网络电路SNC_m。该开关网络电路SNC_m可为全桥电路或半桥电路。

另外，每个谐振变换器G_m具有电性耦接至开关网络电路SNC_m的第一输入和第二输入。在图5所示的示例性实施例中，除了最后一个之外的任一谐振变换器G_m的第二输入电性串联连接至其紧接的下一个谐振变换器G_m+1的第一输入。第一个谐振变换器G₁的第一输入和最后一个谐振变换器G_M的第二输入分别电性连接至谐振变换器电路500的第一输入101和第二输入102，用以接收输入电压V_in。

图7示意性显示根据本发明再一实施例的谐振变换器电路700。与图5和图6所示的谐振变换器电路500类似，谐振变换器电路700包括M个谐振变换器{G_m}，m＝1，2，3，...，M，M为大于1的整数。只是每个谐振变换器G_m仅包括N个变压器{T_m，n}和N个整流器{R_m，n}，n＝1，2，3，...，N，N为大于1的整数。每个变压器T_m，n包括初级线圈和次级线圈。每个谐振变换器G_m的N个变压器的初级线圈彼此电性串联连接。每个整流器R_m，n电性耦接至各个变压器T_m，n的次级线圈。每个整流器R_m，n具有第一输出和第二输出。

如图7所示，多个变压器{T_m，n}和多个整流器{R_m，n}(其中m＝1，2，3，...，M且n＝1，2，3，...，N)被排列为N组{B_n}。每一组Bn包括M个谐振变换器{G_m}所有的第n个变压器T_1，n，T_2，n，T_3，n，...T_M，n和第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n。对于每一组B_n，M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n的第一和第二输出电性并联连接至第n个输出电容C_Fn，该电容进而电性连接在谐振变换器电路700的第一和第二输出103和104之间。每个输出电容C_Fn包括一个或多个高频滤波电容。另外，在谐振变换器电路700的第一和第二输出103和104之间可电性耦接一个或多个极化电容C_O。

此外，每个谐振变换器G_m还可包括电性耦接至N个变压器{T_m，n}的开关网络电路NC_m。

另外，每个谐振变换器G_m具有电性耦接至开关网络电路NC_m的第一输入和第二输入。在图7所示的示例性实施例中，除了最后一个之外的任一谐振变换器G_m的第二输入电性串联连接至其紧接的下一个谐振变换器G_m+1的第一输入。第一个谐振变换器G₁的第一输入和最后一个谐振变换器G_M的第二输入分别电性连接至谐振变换器电路700的第一输入101和第二输入102，用以接收输入电压V_in。

在本发明的一个方面，提供了一种谐振变换器电路500/700的布局。该布局(未示出)包括主板和N个子板，这些子板间隔分开并沿由生产设计所规定的方向而垂直附连至所述主板。在该布局中，对于每个组B_n，M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n以及第n个输出电容C_Fn间隔分开布置在第n个子板的一侧上，而M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1，n，T_2，n，T_3，n，...T_M，n装设在第n个子板的另一侧上，并分别与所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n空间对准且电性连接。在一个实施例中，M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1，n，T_2，n，T_3，n，...T_M，n通过将这些变压器中每一个的次级线圈销固定在第n个子板上而装设在该子板的另一侧上。优选地，M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n对称地放置在第n个子板上第n个输出电容的两侧。

在一个实施例中，第n个子板具有电性并联连接至各第n个输出电容的正极输出端口和负极输出端口。N个子板的正极和负极输出端口分别电性并联连接至谐振变换器电路的第一和第二输出。

所述布局进一步具有一个或多个极化电容，该极化电容布置在主板上并电性并联连接至谐振变换器电路500/700的第一和第二输出。

根据本发明，还提供谐振变换器电路500/700的另一个实施例的布局。该布局(未示出)包括主板和垂直附连至所述主板的子板。在该布局中，对于每个组B_n，M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n以及第n个输出电容C_Fn间隔分开并沿预定方向顺序地布置在子板的一侧上，而M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1，n，T_2，n，T_3，n，...T_M，n沿所述预定方向装设在子板的另一侧上，并分别与所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n空间对准且电性连接，以定义各子布局。每个子布局沿所述预定方向排列。

优选地，M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1，n，R_2，n，R_3，n，...R_M，n对称地放置在子板上第n个输出电容的两侧。

在一个实施例中，M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1，n，T_2，n，T_3，n，...T_M，n通过将这些变压器中每一个的次级线圈销对称固定在子板上而装设在该子板的另一侧上。

在一个实施例中，所述子板具有M对正极和负极输出端口。每一对所述正极和负极输出端口电性并联连接至各输出电容。该M对正极和负极输出端口分别电性并联连接至谐振变换器电路的第一和第二输出。

总而言之，除了其他方面之外，本发明详述了多相并联交错式变换器电路，其中每一相具有两个或更多个变压器以及电性耦接至所述两个或更多个变压器的两个或更多个整流器，并详述了所述多相并联交错式变换器电路的多变压器和多整流器的布局。在这些布局中，所述多相变换器的多变压器和多整流器交错地排列为对称于共用的(一个或多个)输出极化电容，以便保证每一相的整流器输出相对于所述共用的输出极化电容对称，从而减少输出电容电流的输出纹波。

前述已经对本发明示例性实施例的叙述仅用于阐释和说明的目的，而不意于为穷尽性的或将本发明限制在所揭示的形式。依据上述教示可有多种修改及变化。

上述实施例的选择及描述是为了解释本发明的原理及其实际应用，以便使本领域其他技术人员能够利用本发明及各实施例，并兼具适合于所构思的具体使用的各种变型。多种选择性实施例将显见于本发明所属领域的普通技术人员，而不会脱离本发明的精神及范围。因此，本发明的范围由所附的权利要求限定，而并非由前述说明及文中描述的示例性实施例限定。

Claims (21)

1.一种变换器电路的布局，所述变换器电路具有第一输出和第二输出且包括第一变换器和第二变换器，每个变换器包括：

(a)开关网络电路；

(b)第一变压器和第二变压器，每个变压器具有初级线圈以及至少一个次级线圈，其中所述开关网络电路与所述第一变压器和第二变压器的初级线圈彼此电性连接；以及

(c)第一整流器和第二整流器，分别电性耦接至所述第一变压器和所述第二变压器的次级线圈，每个整流器具有第一输出和第二输出，

其中所述第一变换器和第二变换器的所述第一整流器的所述第一输出和第二输出电性地并联连接至第一输出电容，该第一输出电容电性连接在所述变换器电路的所述第一输出和所述第二输出之间；并且

其中所述第一变换器和第二变换器的所述第二整流器的所述第一输出和第二输出电性地并联连接至第二输出电容，该第二输出电容电性连接在所述变换器电路的所述第一输出和所述第二输出之间；

所述变换器电路的布局包括：

主板，以及间隔分开并沿预定方向垂直附连至所述主板的第一子板和第二子板，

其中所述第一变换器和第二变换器的所述第一整流器以及所述第一输出电容间隔分开布置在所述第一子板的一侧上，使所述第一输出电容放置于所述第一变换器的第一整流器与所述第二变换器的第一整流器之间，且其中所述第一变换器和第二变换器的所述第一变压器装设在所述第一子板的另一侧上，并分别与所述第一变换器和第二变换器的所述第一整流器空间对准且电性连接；并且

其中所述第一变换器和第二变换器的所述第二整流器以及所述第二输出电容间隔分开布置在所述第二子板的一侧上，使所述第二输出电容放置于所述第一变换器的第二整流器与所述第二变换器的第二整流器之间，且其中所述第一变换器和第二变换器的所述第二变压器装设在所述第二子板的另一侧上，并分别与所述第一变换器和第二变换器的所述第二整流器空间对准且电性连接。

2.如权利要求1所述的变换器电路的布局，其中所述第一变换器和第二变换器的第一整流器对称地放置在所述第一输出电容的两侧，且其中所述第一变换器和第二变换器的第二整流器对称地放置在所述第二输出电容的两侧。

3.如权利要求1所述的变换器电路的布局，其中通过将所述第一变换器和第二变换器的第一变压器的次级线圈的销对称地固定在所述第一子板上而将所述第一变换器和第二变换器的第一变压器装设在所述第一子板的所述另一侧上，且其中通过将所述第一变换器和第二变换器的第二变压器的次级线圈的销对称地固定在所述第二子板上而将所述第一变换器和第二变换器的第二变压器装设在所述第二子板的所述另一侧上。

4.如权利要求1所述的变换器电路的布局，其中每个子板具有正极输出端口和负极输出端口，所述正极输出端口和负极输出端口电性地并联连接至各个所述第一输出电容和第二输出电容，且其中所述第一子板的正极输出端口和负极输出端口分别电性地并联连接至所述第二子板的正极输出端口和负极输出端口，所述第二子板的正极输出端口和负极输出端口电性地并联连接至所述变换器电路的第一输出和第二输出。

5.如权利要求4所述的变换器电路的布局，还包括布置在所述主板上的一个或多个极化电容，且其中所述一个或多个极化电容电性地并联连接至所述变换器电路的所述第一输出和第二输出。

6.一种变换器电路的布局，所述变换器电路具有第一输出和第二输出且包括第一变换器和第二变换器，每个变换器包括：

(a)开关网络电路；

(b)第一变压器和第二变压器，每个变压器具有初级线圈以及至少一个次级线圈，其中所述开关网络电路与所述第一变压器和第二变压器的初级线圈彼此电性连接；以及

(c)第一整流器和第二整流器，分别电性耦接至所述第一变压器和所述第二变压器的次级线圈，每个整流器具有第一输出和第二输出，

其中所述第一变换器和第二变换器的所述第一整流器的所述第一输出和第二输出电性地并联连接至第一输出电容，该第一输出电容电性连接在所述变换器电路的所述第一输出和所述第二输出之间；并且

其中所述第一变换器和第二变换器的所述第二整流器的所述第一输出和第二输出电性地并联连接至第二输出电容，该第二输出电容电性连接在所述变换器电路的所述第一输出和所述第二输出之间；

所述变换器电路的布局包括：

主板，以及垂直附连至所述主板的子板，

其中所述第一变换器的第一整流器、所述第一输出电容、所述第二变换器的第一整流器、所述第一变换器的第二整流器、所述第二输出电容以及所述第二变换器的第二整流器间隔分开且沿预定方向顺序地布置在所述子板的一侧上，使得所述第一输出电容放置于所述第一变换器的第一整流器与所述第二变换器的第一整流器之间，且所述第二输出电容放置于所述第一变换器的第二整流器与所述第二变换器的第二整流器之间；并且

其中所述第一变换器的第一变压器、所述第二变换器的第一变压器、所述第一变换器的第二变压器以及所述第二变换器的第二变压器顺序地装设在所述子板的另一侧上，并分别与所述第一变换器的第一整流器、所述第二变换器的第一整流器、所述第一变换器的第二整流器、以及所述第二变换器的第二整流器空间对准且电性连接。

7.如权利要求6所述的变换器电路的布局，其中所述第一变换器的第一变压器、所述第二变换器的第一变压器、所述第一变换器的第二变压器以及所述第二变换器的第二变压器通过将对应变压器的次级线圈的销固定在所述子板上而顺序地装设在该子板的另一侧上。

8.如权利要求6所述的变换器电路的布局，其中所述子板具有电性并联连接至所述第一输出电容的第一正极输出端口和第一负极输出端口，以及电性并联连接至所述第二输出电容的第二正极输出端口和第二负极输出端口，且其中所述第一正极输出端口和所述第一负极输出端口电性地并联连接至所述第二正极输出端口和所述第二负极输出端口，所述第二正极输出端口和所述第二负极输出端口电性地并联连接至所述变换器电路的所述第一输出和第二输出。

9.如权利要求8所述的变换器电路的布局，还包括布置在所述主板上的一个或多个极化电容，且其中所述一个或多个极化电容电性地并联连接至所述变换器电路的所述第一输出和第二输出。

10.如权利要求6所述的变换器电路的布局，其中所述变换器为谐振变换器。

11.一种谐振变换器电路的布局，所述谐振变换器电路具有第一输出和第二输出且包括M个谐振变换器{G_m}，m＝1,2,3,…,M，M为大于1的整数，每个谐振变换器G_m包括：

(a)N个变压器{T_m,n}，n＝1,2,3,…,N，N为大于1的整数，每个变压器T_m,n具有初级线圈和至少一个次级线圈，其中同一m值下的N个变压器的初级线圈彼此电性地串联连接；以及

(b)N个整流器{R_m,n}，每个整流器R_m,n具有第一输出和第二输出，且电性耦接至各变压器T_m,n的至少一个次级线圈，

其中M个谐振变换器{G_m}的所述变压器{T_m,n}和所述整流器{R_m,n}被排列为N组，使每一组包括M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1,n,T_2,n,T_3,n,…T_M,n和第n个整流器R_1,n,R_2,n,R_3,n,…R_M,n，其中对于每一组，M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1,n,R_2,n,R_3,n,…R_M,n的第一输出和第二输出电性地并联连接至第n个输出电容C_Fn，该电容电性连接在所述谐振变换器电路的第一输出和第二输出之间；

所述谐振变换器电路的布局包括：

主板和N个子板，且所述N个子板间隔分开并沿预定方向垂直附连至所述主板；

其中对于每个组，所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1,n,R_2,n,R_3,n,…R_M,n以及第n个输出电容C_Fn间隔分开地布置在第n个子板的一侧上，且所述M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1,n,T_2,n,T_3,n,…T_M,n装设在所述第n个子板的另一侧上，并分别与所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1,n,R_2,n,R_3,n,…R_M,n空间对准且电性连接。

12.如权利要求11所述的谐振变换器电路的布局，其中所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1,n,R_2,n,R_3,n,…R_M,n对称地放置于第n个子板上第n个输出电容的两侧。

13.如权利要求11所述的谐振变换器电路的布局，其中通过将所述M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1,n,T_2,n,T_3,n,…T_M,n中每一个的次级线圈的销对称地固定在第n个子板上，使所述M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1,n,T_2,n,T_3,n,…T_M,n装设在该第n个子板的另一侧上。

14.如权利要求11所述的谐振变换器电路的布局，其中第n个子板具有电性并联连接至各第n个输出电容的正极输出端口和负极输出端口。

15.如权利要求14所述的谐振变换器电路的布局，其中所述N个子板的所述正极输出端口和负极输出端口分别电性地并联连接至所述谐振变换器电路的所述第一输出和第二输出。

16.如权利要求15所述的谐振变换器电路的布局，还包括布置在所述主板上的一个或多个极化电容，且其中所述一个或多个极化电容电性地并联连接至所述谐振变换器电路的所述第一输出和第二输出。

17.一种谐振变换器电路的布局，所述谐振变换器电路具有第一输出和第二输出且包括M个谐振变换器{G_m}，m＝1,2,3,…,M，M为大于1的整数，每个谐振变换器G_m包括：

(a)N个变压器{T_m,n}，n＝1,2,3,…,N，N为大于1的整数，每个变压器T_m,n具有初级线圈和至少一个次级线圈，其中同一m值下的N个变压器的初级线圈彼此电性地串联连接；以及

(b)N个整流器{R_m,n}，每个整流器R_m,n具有第一输出和第二输出，且电性耦接至各变压器T_m,n的至少一个次级线圈，

其中M个谐振变换器{G_m}的所述变压器{T_m,n}和所述整流器{R_m,n}被排列为N组，使每一组包括M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1,n,T_2,n,T_3,n,…T_M,n和第n个整流器R_1,n,R_2,n,R_3,n,…R_M,n，其中对于每一组，M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1,n,R_2,n,R_3,n,…R_M,n的第一输出和第二输出电性地并联连接至第n个输出电容C_Fn，该电容电性连接在所述谐振变换器电路的第一输出和第二输出之间；

所述谐振变换器电路的布局包括：

主板，以及垂直附连至所述主板的子板，

其中对于每一组，所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1,n,R_2,n,R_3,n,…R_M,n以及第n个输出电容C_Fn间隔分开并沿预定方向顺序地布置在所述子板的一侧上，且所述M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1,n,T_2,n,T_3,n,…T_M,n沿所述预定方向装设在所述子板的另一侧上，并分别与所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1,n,R_2,n,R_3,n,…R_M,n空间对准且电性连接，以限定出各个子布局；并且

其中每个子布局沿所述预定方向排列。

18.如权利要求17所述的谐振变换器电路的布局，其中所述M个谐振变换器{G_m}的第n个整流器R_1,n,R_2,n,R_3,n,…R_M,n对称地放置于所述子板上第n个输出电容的两侧。

19.如权利要求17所述的谐振变换器电路的布局，其中通过将所述M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1,n,T_2,n,T_3,n,…T_M,n的次级线圈的销对称地固定在所述子板上，使所述M个谐振变换器{G_m}的第n个变压器T_1,n,T_2,n,T_3,n,…T_M,n装设在该子板的所述另一侧上。

20.如权利要求17所述的谐振变换器电路的布局，其中所述子板具有M对正极输出端口和负极输出端口，每一对所述正极输出端口和负极输出端口电性地并联连接至各输出电容，且其中所述M对正极输出端口和负极输出端口分别电性地并联连接至所述谐振变换器电路的所述第一输出和第二输出。

21.如权利要求20所述的谐振变换器电路的布局，还包括布置在所述主板上的一个或多个极化电容，且其中所述一个或多个极化电容电性地并联连接至所述谐振变换器电路的所述第一输出和第二输出。