CN109639149A - 一种acf变换器、电压变换方法及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种ACF变换器、电压变换方法及电子设备，其中ACF变换器包括变压器模块、钳位模块和第一控制器；第一控制器，用于在变压器模块开启副边放电后，控制钳位模块开启接收变压器模块的漏感电量；该第一控制器，还用于在控制钳位模块停止接收变压器模块的漏感电量后，控制钳位模块向变压器模块释放漏感电量；其中，钳位模块向变压器模块释放的漏感电量用于变压器模块根据漏感电量恢复软开关状态。由于在漏感电量向钳位电容转移的过程中，钳位模块为开启状态，降低了钳位模块对漏感电量造成的损耗，从而有利于整体上降低ACF变换器的损耗。

Description

一种ACF变换器、电压变换方法及电子设备
技术领域
本发明涉及电子科学技术领域，尤其涉及一种ACF变换器、电压变换方法及电子设备。
背景技术
有源钳位反激(Active Clamp Flyback，ACF)变换器是一种具有较低开关损耗的电源变换器，能够对所接收到的输入电压进行电压变换，改变输入电压的电压值并作为输出电压输出。
ACF变换器中通常包括控制器和ACF电路，其中，ACF电路主要包括变压器模块和钳位模块，变压器模块主要用于在控制器的控制下，对所接收到的输入电压进行电压变换，钳位模块主要用于在控制器的控制下，接收并存储变压器模块中的漏感电量，并在变压器模块对输入电压完成电压变换之后，利用所存储的漏感电量对变压器模块进行反向充电，进而使变压器模块中的主开关晶体管达到零电压开关(zero voltage switch，ZVS)状态，从而降低主开关在下一次开启时的开关损耗。
然而，钳位模块在接收并存储变压器模块的漏感电量时，往往会对所接收的漏感电量造成一定损耗，不利于提高ACF变换器整体的能量利用率。
发明内容
本申请实施例提供一种ACF变换器、电压变换方法及电子设备，用于降低ACF变换器的损耗。
第一方面，本申请实施例提供一种ACF变换器，该ACF变换器包括变压器模块、钳位模块和第一控制器；其中，第一控制器，用于在变压器模块开启副边放电后，控制钳位模块开启接收变压器模块的漏感电量；第一控制器，还用于在控制钳位模块停止接收变压器模块的漏感电量后，控制钳位模块向变压器模块释放漏感电量；其中，钳位模块向变压器模块释放的漏感电量用于变压器模块根据该漏感电量恢复软开关状态。
采用上述方法，在变压器模块开启副边放电后，控制器可以开启钳位模块，使得变压器模块中的漏感电量可以通过开启后的钳位模块所构成的通路转移并存储于钳位模块。相较于在变压器模块开启副边放电后，借助于钳位模块中寄生二极管转移漏感电量，并只开启一次钳位模块以向变压器模块释放所存储的漏感电量的控制方式，本申请实施例在变压器模块的漏感电量向钳位模块转移的过程中多开启了一次钳位模块，开启后的钳位模块相较于寄生二极管具有更小的阻抗，因此有利于降低钳位模块对漏感电量造成的损耗，从而有利于整体上降低ACF变换器的损耗。
基于第一方面，在一种可能的实现方式中，上述ACF变换器还包括：第一供电端子、第二供电端子，第一供电端子和第二供电端子用于连接电源电路电极；变压器模块包括主开关晶体管和变压器；主开关晶体管的第一电极与第一供电端子连接，第二电极与变压器原边的一端连接，栅极与第一控制器连接；变压器原边的另一端与第二供电端子连接；第一控制器在控制钳位模块向变压器模块释放漏感电量时，具体用于：控制钳位模块向变压器模块释放漏感电量的时间长度达到第一时间长度后，控制钳位模块停止释放漏感电量；第一控制器还用于：获取第一电极的电压和第二电极的电压之间的电压差值，并根据电压差值调整第一时间长度。
基于第一方面，在一种可能的实现方式中，第一控制器在根据电压差值调整第一时间长度时，具体用于：若电压差值小于第二预设阈值，则缩短第一时间长度；和/或，若电压差值大于第二预设阈值，则延长第一时间长度。
不同的主开关晶体管通常具有不同的寄生电容，使得不同主开关晶体管在断开时第一电极与第二电极之间残留的电荷量并不相同。而且，即使对于同一主开关晶体管，负载大小发生变化时，也会使主开关晶体管在断开时第一电极与第二电极之间残留的电荷量发生变化。在本申请实施例中，控制器可以根据主开关晶体管的第一电极和第二电极的电压差值调节第一时间长度，从而可以自适应不同的主开关晶体管，以及负载大小变化，使主开关晶体管在每次开启之前都可以达到较佳的软开关状态。
基于第一方面，在一种可能的实现方式中，在变压器模块开启副边放电之前，第一控制器还用于：控制变压器模块开启原边充电，并在原边充电的时间长度达到第二时间长度后，控制变压器模块停止原边充电并开启副边放电；第一控制器还用于：根据电压差值调整第二时间长度。
基于第一方面，在一种可能的实现方式中，第一控制器在根据电压差值调整第二时间长度时，具体用于：若在控制钳位模块停止释放漏感电量后的第三时间长度内，电压差值降至小于第一预设阈值，则缩短第二时间长度；和/或，若在控制钳位模块停止释放漏感电量后的第三时间长度内，电压差值未降至小于第一预设阈值，则延长第二时间长度。
若在控制钳位模块停止释放漏感电量后的第三时间长度内，电压差值降至小于第一预设阈值，说明当前周期对变压器模块充电过多，导致漏感电量过多，进而导致钳位模块对变压器模块反向充电的电量过多，使主开关晶体管较快达到软开关状态，因此需缩短下一周期对变压器模块的充电时间；反之，则需要延长下一周期对变压器模块的充电时间，以调节周期时长。
基于第一方面，在一种可能的实现方式中，第一控制器在控制钳位模块开启接收变压器模块的漏感电量时，具体用于：在变压器模块停止原边充电并开启副边放电的时间长度达到第四时间长度之后，控制钳位模块开启接收变压器模块的漏感电量；第四时间长度不小于主开关晶体管的开关延迟。
基于第一方面，在一种可能的实现方式中，第一控制器在控制钳位模块开启接收变压器模块的漏感电量之后，还用于：在钳位模块开启接收变压器模块的漏感电量的时间长度达到第五时间长度之后，控制钳位模块停止接收变压器模块的漏感电量；其中，第五时间长度是根据流经钳位模块的钳位电流确定的。
基于第一方面，在一种可能的实现方式中，ACF变换器还包括整流模块，整流模块的一端与主开关晶体管的第二电极连接，另一端与负载电路连接；整流模块，用于控制变压器模块输出电流的方向。
基于第一方面，在一种可能的实现方式中，ACF变换器还包括第二控制器；整流模块包括副边晶体管；副边晶体管的第一电极与变压器的副边连接，第二电极与第一输出端子或第二输出端子连接，控制电极与第二控制器连接；第二控制器，分别与副边晶体管的第一电极和第二电极连接，用于：获取副边晶体管的第一电极电压和第二电极电压，并在第一电极电压和第二电极电压满足预设的正向关系时，使副边晶体管的第一电极和第二电极导通；正向关系为变压器模块开启副边放电时，变压器模块释放的电量从第一电极和第二电极之间流过时，第一电极的电压值和第二电极的电压值之间的相对大小关系。
第二方面，本申请实施例提供一种ACF变换器的电压变换方法，ACF变换器包括变压器模块、钳位模块和第一控制器；方法应用于第一控制器，包括：在变压器模块开启副边放电后，控制钳位模块开启接收变压器模块的漏感电量；在控制钳位模块停止接收变压器模块的漏感电量后，控制钳位模块向变压器模块释放漏感电量；其中，钳位模块向变压器模块释放的漏感电量用于变压器模块根据漏感电量恢复软开关状态。
基于第二方面，在一种可能的实现方式中，ACF变换器还包括：第一供电端子、第二供电端子，第一供电端子和第二供电端子用于连接电源电路电极；变压器模块包括主开关晶体管和变压器；主开关晶体管的第一电极与第一供电端子连接，第二电极与变压器原边的一端连接，栅极与第一控制器连接；变压器原边的另一端与第二供电端子连接；控制钳位模块向变压器模块释放漏感电量，包括：控制钳位模块向变压器模块释放漏感电量的时间长度达到第一时间长度后，控制钳位模块停止释放漏感电量；本方法还包括：获取第一电极的电压和第二电极的电压之间的电压差值，并根据电压差值调整第一时间长度。
基于第二方面，在一种可能的实现方式中，根据电压差值调整第一时间长度，包括：若电压差值小于第二预设阈值，则缩短第一时间长度；和/或，若电压差值大于第二预设阈值，则延长第一时间长度。
基于第二方面，在一种可能的实现方式中，在变压器模块开启副边放电之前，本方法还包括：控制变压器模块开启原边充电，并在原边充电的时间长度达到第二时间长度后，控制变压器模块停止原边充电并开启副边放电；本方法还包括：根据电压差值调整第二时间长度。
基于第二方面，在一种可能的实现方式中，根据电压差值调整第二时间长度，包括：若在控制钳位模块停止释放漏感电量后的第三时间长度内，电压差值降至小于第一预设阈值，则缩短第二时间长度；和/或，若在控制钳位模块停止释放漏感电量后的第三时间长度内，电压差值未降至小于第一预设阈值，则延长第二时间长度。
基于第二方面，在一种可能的实现方式中，控制钳位模块开启接收变压器模块的漏感电量，包括：在变压器模块停止原边充电并开启副边放电的时间长度达到第四时间长度之后，控制钳位模块开启接收变压器模块的漏感电量；第四时间长度不小于主开关晶体管的开关延迟。
基于第二方面，在一种可能的实现方式中，控制钳位模块开启接收变压器模块的漏感电量之后，还包括：在钳位模块开启接收变压器模块的漏感电量的时间长度达到第五时间长度之后，控制钳位模块停止接收变压器模块的漏感电量；其中，第五时间长度是根据流经钳位模块的钳位电流确定的。
基于第二方面，在一种可能的实现方式中，ACF变换器还包括整流模块，整流模块的一端与主开关晶体管的第二电极连接，另一端与负载电路连接；整流模块，用于控制变压器模块输出电流的方向。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，该电子设备包括电源电路、负载电路，以及分别与电源电路和负载电路连接的、如上述第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所提供的ACF变换器。
附图说明
下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍。
图1为一种ACF变换器连接关系示意图；
图2为一种ACF变换器结构示意图；
图3为一种具体的ACF变换器结构示意图；
图4为一种ACF电路的等效电路结构；
图5为本申请实施例提供的一种控制信号示意图；
图6为本申请实施例提供的一种ACF电路中电压、电流变化示意图；
图7为本申请实施例提供的一种ACF变换器结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种电压变换方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。需要说明的是，在本申请实施例的描述中的多个”是指两个或两个以上，鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
ACF变换器作为一种具有较低开关损耗的电源变换器，得到了越来越普遍的应用。通常，ACF变换器可以以芯片的形式集成于终端设备之中。图1为一种ACF变换器连接关系示意图，如图1所示，ACF变换器100的一侧连接电源电路200，另一侧连接负载电路300。其中，电源电路200为电子设备中向ACF变换器100提供输入电压的电路，该电源电路200所提供的输入电压可以来自于电子设备内部电池或者电子设备连接的外部电源，本申请实施例对此并不多作限制。负载电路300为电子设备中向外输出ACF变换器100的输出电路，该负载电路300可以包括电子设备内部负载，也可以连接电子设备的外接负载，本申请实施例对此也不多作限制。
图1中，ACF变换器100可以从电源电路200接收输入电压，将输入电压进行变换后作为输出电压提供给负载电路300。假设从电源电路200所接收到的输入电压的电压值为Vi，ACF变换器将该输入电压的电压值由Vi变换为Vo后，将电压值为Vo的输出电压提供给负载电路300。
在上述过程中，ACF变换器100的电压变换功能可以基于如图2所示的结构实现。图2为一种ACF变换器结构示意图，如图2所示，ACF变换器100包括变压器模块1011、钳位模块1012和控制器102。控制器102分别与变压器模块1011和钳位模块1012连接，可以通过控制信号分别控制变压器模块1011和钳位模块1012的工作状态，以实现电压变换。其中，变压器模块1011和钳位模块1012所属的电路结构可以称为ACF电路101。
此外，ACF变换器100还可以包括多个用于与电源电路200和负载电路300连接的连接端子。如图2所示，第一供电端子103用于连接电源电路200的正极，第二供电端子104用于连接电源电路200的负极，第一输出端子105用于连接负载电路300的负极，第二输出端子106用于连接负载电路300的正极。
应理解，图2所示的ACF变换器100仅为一种具体的实现方式，本申请实施例并不排除ACF变换器的其它实现方式。例如，钳位模块1012的一侧与变压器模块1011连接，另一侧既可以与第一供电端子103连接，也可以与第二供电端子104连接。为了简化表述，本申请实施例以图2所示的连接方式为例对本申请实施例所提供的ACF变换器100进行说明。
通常，ACF电路101中的变压器模块1011包括用于电压变换的变压器和受控制器102控制的主开关晶体管，钳位模块1012则包括用于存储及释放漏感电量的钳位电容和受控制器102控制的钳位晶体管。例如，图2所示的ACF变换器100中的ACF电路101，其具体结构可以如图3所示。
图3中，变压器模块1011包括变压器L和主开关晶体管Mw。其中，变压器L原边的一端与第一供电端子103连接，另一端与主开关晶体管Mw的第一电极连接；主开关晶体管Mw的第二电极与第二供电端子104连接，控制电极与控制器102连接。变压器L副边的两端分别连接第一输出端子105和第二输出端子106。
如图3所示，变压器L副边与第二输出端子106之间还可以包括整流模块1013，该整流模块1013可以为整流二极管，整流模块的一端与变压器模块1011连接，另一端与第二输出端子106或负载电路300连接，可以用于控制变压器模块1011输出电流的方向。以整流二极管1013为例，整流二极管1013的阳极与第二输出端子106，阴极与变压器L副边连接，通常，当整流二极管1013导通时，变压器的副边便可以输出从原边变换来的电量，当整流二极管1013截止时，变压器的副边便无法输出从原边变换来的电量。
图3中，钳位模块1012包括钳位晶体管Ma和钳位电容Ca。其中，钳位电容Ca的一端与主开关晶体管Mw的第一电极连接，另一端与钳位晶体管Ma的第二电极连接；钳位晶体管Ma的第一电极与变压器L原边中与第一供电端子103连接的一端相连接。
此外，如图3所示，ACF电路还包括输入电容Ci和负载电容Co，其中，输入电容Ci的第一电极与第一供电端子103连接，第二电极与第二供电端子104连接，用于滤除主开关晶体管Mw连续导通和断开导致的电压纹波；负载电容Co的第一电极与第一输出端子105连接，第二电极与第二输出端子106连接，用于在主开关晶体管Mw断开时，存储由变压器L的原边变换到变压器的副边的电量，以及在主开关晶体管Mw导通时，通过第二输出端子106和第一输出端子105为负载电路300供电。
应理解，图3所示的ACF电路结构仅为一种具体可行的示例，在实现应用过程中，ACF电路的电路结构可以根据使用场景灵活设计，例如，ACF电路可以包括多个变压器L，每个变压器L的副边分别对不同的负载电路300提供输出电压，又例如，钳位模块1012中还可以由钳位晶体管Ma的第一电极与钳位电容Ca的一端连接，钳位晶体管Ma的第二电极与主开关晶体管Mw的第一电极连接，钳位电容Ca的另一端与变压器L原边中与第一供电端子103连接的一端相连接等等，本申请对此并不多作限定。
在本申请实施例中，主开关晶体管Mw和钳位晶体管Ma可以是N沟道金属氧化物半导体(N-metal-oxide-semiconductor，NMOS)晶体管、P沟道金属氧化物半导体(P-metal-oxide-semiconductor，PMOS)晶体管、绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolartransistor，IGBT)、双极结型晶体管(bipolar junction transistor，BJT)等功率器件，本申请实施例对此并不多作限定。
ACF电路101中的钳位模块1012可以利用变压器模块1011中的漏感电量使变压器模块1011恢复ZVS状态，即软开关状态。具体来说，由于变压器L的原边的磁感应线并不会全部穿过副边，使得原边中部分电量无法被变换至副边，该部分无法被变换至副别的电量即为漏感电量。此外，主开关晶体管Mw中存在寄生二极管和寄生电容，其中，寄生电容会主开关晶体管Mw的第一电极与第二电极断开之后仍存储一定的电荷，使得两个电极之间仍存在一定的电压差。在ACF电路101中，钳位模块1012可以存储变压器L中的漏感电量，并利用所存储的变压器L中的漏感电量使主开关晶体管Mw的第一电极与第二电极之间的电压差趋近于0，从而使主开关晶体管Mw恢复至软开关状态。
为了更直观地说明ACF电路原理，本申请实施例还提供图4所示的一种ACF电路的等效电路结构。其中，Lm为变压器L的原边等效后的励磁电感，该励磁电感Lm可以在变压器L原边充电时存储电量，并在变压器L原边放电时，将所存储的电量完全变换至变压器L的副边。Lk为变压器L的原边等效后的漏感，该漏感Lk可以在变压器L原边充电时存储电量，但在变压器L原边放电时，无法将所存储的电量变换至变压器L的副边。
如图4所示，主开关晶体管Mw等效后的第一电极和第二电极并联有寄生二极管和寄生电容，钳位晶体管Ma同理，其等效后的第一电极和第二电极同样并联有寄生二极管和寄生电容。
在本申请实施例中，控制器102用于：在变压器模块1011开启副边放电后，控制钳位模块1012开启接收变压器模块1011的漏感电量；在控制钳位模块1012停止接收变压器模块1011的漏感电量后，控制钳位模块1012向变压器模块1011释放漏感电量；钳位模块1011向变压器模块1012释放的漏感电量用于变压器模块1011根据该漏感电量恢复软开关状态。
以图4为例，在变压器模块1011开启副边放电后，变压器模块1011中的变压器原边中，励磁电感Lm向变压器的副边放电。控制器102开启钳位晶体管Ma，使得漏感Lk中的漏感电量可以转移至钳位电容Ca，并由钳位电容Ca所存储。由于在漏感电量向钳位电容Ca转移的过程中，钳位晶体管Ma为开启状态，相较于通过钳位晶体管Ma的寄生二极管转移漏感电量的控制方式，本申请实施例中开启后的钳位晶体管Ma相较于寄生二极管具有更小的阻抗，因此对漏感电量造成的损耗更小。可见，本申请实施例中控制器102对ACF电路101的控制方式有利于降低钳位晶体管Ma对漏感电量造成的损耗，从而有利于整体上降低ACF变换器的损耗。
通常，控制器102可以通过控制信号控制主开关晶体管Mw和钳位晶体管Ma的断开或导通，从而实现对变压器模块1011和钳位模块1012的控制。接下来，本申请实施例以电压变换过程为例，对本申请实施例所提供的ACF变换器进行说明。假设主开关晶体管Mw和钳位晶体管Ma皆为低电压断开，高电压导通的NMOS晶体管，则控制器102所提供的控制信号可以如图5所示。其中，Sw为控制器102提供给主开关晶体Mw的控制电极的控制信号，Sa为控制器102提供给钳位晶体管Ma的控制电极的控制信号。
基于图5所示的控制信号，图3和图4所示的ACF电路中的电压、电流变化可以如图6所示，其中，Ip为漏感Lk中的电流，ILm为励磁电感Lm中的电流，Ic为钳位电容Ca中的电流，Is为变压器的副边中的电流，Vds_Sw为主开关晶体管Mw第二电极和第一电极之间的电压差。
如图5所示，控制信号Sw和Sa可以是具有一定周期性规律的信号，即控制器102可以控制ACF电路101周期性工作，例如，一个周期对应一次电压变换。在本申请实施例中以开启变压器L原边充电的t0时间点作为一个周期的初始时间点，以简化表述。与图5相对应的，图6中的各个电流、电压也呈现一定周期性规律，其中，t7便可以作为下一个周期的初始时间点t0。为了便于表述，在本申请实施例未作特别说明的情况下，皆以一个周期为例进行说明。
由图5和图6所示，ACF变换器在一个周期内主要可以包括以下几个工作阶段：
t0时间点，控制器102向主开关晶体管Mw提供高电平信号，以导通主开关晶体管Mw。
主开关晶体管Mw导通后，变压器L的原边和主开关晶体管Mw侧构成通路，使得变压器L开启原边充电，即漏感Lk和励磁电感Lm开始充电。如图6所示，在t0时间点之后，漏感Lk中的电流Ip和励磁电感Lm中的电流ILm皆随着主开关晶体管Mw的导通而升高。
此时，图3中黑点所示的变压器L的原边和副边的同名端为负电势，变压器L的副边两端的电势与整流二极管1013的导通方向相反，因此可以使整流二极管1013截止，变压器L的副边所在电路无法构成回路，进而使得连接负载电路300负极的第一输出端子105和连接负载电路300正极的第二输出端子106不会向负载电路300输出反向电流，同时也可以抑制变压器L的原边向副边放电。
t1时间点，控制器102向主开关晶体管Mw提供低电平信号，以断开主开关晶体管Mw。
如图6所示，由于主开关晶体管Mw中寄生电容的存在，使得随着主开关晶体管Mw的关闭，主开关晶体管M2的第一电极与第二电极之间的电压差逐渐升高，并在主开关晶体管Mw完全关闭之后趋于稳定。
在t1时间点后，变压器L的原边和主开关晶体管Mw侧所构成的通路断开，此时，黑点所示的原边和副边的同名端变为正电势，变压器L的副边两端的电势与整流二极管1013的导通方向相同，因此可以使整流二极管1013导通。变压器L的原边向副边放电，图4中励磁电感Lm中的电量被完全变换至变压器的副边，从而将输入电压Vi变换为输出电压Vo，变压器L的副边进而可以将输出电压Vo存储于输出电容Co中，或者，将输出电压Vo输出至负载电路300。如图6所示，在t1时间点后励磁电感Lm向原边放电，励磁电感Lm中的电流ILm逐渐降低。
t2时间点，控制器102向钳位晶体管Ma提供高电平信号，以导通钳位晶体管Ma。
漏感Lk中的漏感电量传输至钳位电容Ca，并在钳位电容Ca中存储。如图6所示，在t2时间点随着钳位晶体管Ma的导通，钳位晶体管Ma、钳位电容Ca和变压器L的原边构成通路，漏感Lk开始释放所存储的漏感电量，因此漏感Lk中的电流Ip逐渐降低。
在t2时间点，导通钳位晶体管Ma，可以降低漏感Lk中的漏感电量向钳位电容Ca传输时所产生的损耗，从而有利于降低ACF变换器整体的损耗。此外，由于漏感Lk中的漏感电量被释放至钳位电容Ca，可以抑制漏感Lk引起的寄生振荡，有利于提高ACF电路的抗电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)特性。
在一种可能的实现方式中，在变压器模块1011停止原边充电并开启副边放电的时间长度达到第四时间长度之后，控制器102控制钳位模块1012开启接收变压器模块的漏感电量；其中，第四时间长度不小于主开关晶体管Mw的开关延迟。具体而言，假设t1时间点和t2时间点之间的时间间隔为T4，主开关晶体管Mw的开关延迟为Td，则T4≥Td，以防止由于开关延迟使主开关晶体管Mw和钳位晶体管Ma同时导通。其中，主开关晶体管Mw的开关延迟为Td可以根据主开关晶体管Mw的物理参数计算、抽样检测等多种方式获得，本申请实施例对此并不多做限制。
t3时间点，控制器102向钳位晶体管Ma提供低电平信号，以断开钳位晶体管Ma。
在本申请实施例中，控制器102可以在钳位模块1012开启接收变压器模块1011的漏感电量的时间长度达到第五时间长度之后，控制钳位模块1012停止接收变压器模块1011的漏感电量。具体而言，假设t3时间点和t2时间点之间的时间间隔为T5，则可以根据流经钳位模块1012的钳位电流，即图6中电流Ip确定T5的时长。在一种可能的实现方式中，控制器102可以在t2时间点开启钳位模块1012之后，监测漏感Lk中的电流Ip的大小，在Ip为0(或小于预设门限值)时，可以认为漏感Lk中的漏感电量已释放完毕，从而可以确定当前时间点为t3时间点(相当于确定了T5的时长)。在图3所示的ACF电路中，电流Ip即为由流经变压器L的原边与钳位晶体管Ma之间的电流，控制器102可以在变压器L的原边与钳位晶体管Ma之间设置电流检测触点以监测电流Ip的大小。
在另一种可能的实现方式中，控制器102中预设T5的时长，T5的时长可以是通过变压器L的参数或多次试验等方式估算出的电流Ip在t2时间点之后降至0(或小于预设门限值)所需的时长。控制器102在确定了t2时间点之后，便可以根据预设的T5的时长，进一步确定t3时间点。
t4时间点，控制器102向钳位晶体管Ma提供高电平信号，以导通钳位晶体管Ma。
如图6所示，在t4时间点之前励磁电感Lm便完成了放电，电流ILm趋近于0。因此在t4时间点导通钳位晶体管Ma后，钳位电容Ca与变压器L的原边连接的一端相对于变压器L的原边为高电势，且钳位电容Ca、变压器L的原边和钳位晶体管Ma构成回路，使得钳位电容Ca能够对变压器L的原边进行反向充电。请参考图6，反向充电使漏感Lk中的电流Ip和励磁电感Lm中的电流ILm反向增加，反映在图3所示的ACF电路中，便是原边黑点所示同名端为正电势，原边另一端为负电势。
t5时间点，控制器102向钳位晶体管Ma提供低电平信号，以断开钳位晶体管Ma。
钳位晶体管Ma停止对变压器L的原边的反向充电后，变压器L的原边开始放电，原边黑点所示同名端变为负电势，原边另一端变为正电势。此时，变压器L的原边两端、主开关晶体管Mw的第一电极和第二电极以及第一输入端子103和第二输入端子104具有相同的电势方向，从而构成回路，主开关晶体管Mw的寄生电容中所存储的电荷被释放，从而时主开关晶体管Mw逐渐恢复至软开关状态。
在本申请实施例中，为了进一步提高ACF变换器的自适应能力，即自动调节每个周期的t0至t5时间点，本申请实施例还提供另外一种ACF变换器，如图7所示。
图7中，控制器102还主开关晶体管Mw的第一电极和第二电极连接，在t5时间点之后，控制器102可以获取主开关晶体管Mw的第一电极电压和第二电极电压，以及，根据第一电极电压和第二电极电压之间的电压差值更新图6中的t0至t5时间点。更新后的t0至t5时间点，便可以作为下一个周期的各个时间点。
在本申请实施例中，控制器102还可以在t5时间点之后预设一t6时间点，如图6所示，该t6时间点可以是控制器102根据每个周期的预设时长预估的当前周期结束的时间点。例如，假设每个周期的预设时长为T0，则在t0时间点的基础上，可以确定t6时间点为t0时间点之后间隔T0时长的时间点。
如上所述，控制钳位模块停止释放所述漏感电量后，主开关晶体管Mw的寄生电容中所存储的电荷被释放，从而时主开关晶体管Mw逐渐恢复至软开关状态。在一种可能的实现方式中，若在控制钳位模块1012停止释放漏感电量后的第三时间长度内，电压差值降至小于第一预设阈值，则缩短第二时间长度；和/或，若在控制钳位模块1012停止释放漏感电量后的第三时间长度内，电压差值未降至小于第一预设阈值，则延长第二时间长度。
其中，第三时间长度对应于t5时间点与t6时间点之间的时间间隔，第二时间长度对应于t0时间点与t1时间点之间的时间间隔，也即，若主开关晶体管Mw的第一电极电压和所述第二电极电压之间的电压差值在t6时间点之前降至小于第一预设阈值，则根据当前时间点更新t0至t6时间点；其中，更新后的t0时间点和更新后的t1时间点之间的时间间隔小于当前t0时间点和当前t1时间点之间的时间间隔。和/或，若第一电极电压和第二电极电压之间的电压差值在t6时间点之前未降至小于第一预设阈值，则根据t6时间点更新t0至t6时间点；其中，更新后的t0时间点和更新后的t1时间点之间的时间间隔大于当前t0时间点和当前t1时间点之间的时间间隔。
例如，若主开关晶体管Mw的第一电极电压和所述第二电极电压之间的电压差值在t6时间点之前的T1时间点降至小于第一预设阈值，则可以将T1时间点或T1时间点延迟预设时长之后的时间点作为更新后的t0时间点。若主开关晶体管Mw的第一电极电压和所述第二电极电压之间的电压差值未在t6时间点之前降至小于第一预设阈值，也可以说，主开关晶体管Mw的第一电极电压和所述第二电极电压之间的电压差值在t6时间点仍大于上述第一预设阈值，则可以将t6时间点或t6时间点延迟预设时长之后的时间点作为更新后的t0时间点。
由于主开关晶体管Mw在t6时间点之前达到了软开关状态，说明当前周期对变压器L的原边充电过多，导致漏感Lk中的漏感电量过多，进而导致钳位电容Ca对变压器L反向充电的电量过多使主开关晶体管Mw较快达到软开关状态，因此需缩短下一周期对变压器L的原边的充电时间；反之，则需要延长下一周期对变压器L的原边充电时间。
通常，晶体管的开启和关闭过程都会有一定的开关延迟，使得控制器102在为主开关晶体管Mw的控制电极提供高电平信号(主开关晶体管Mw为NMOS晶体管)后，主开关晶体管Mw会经历一定的开关延迟之后才会导通。在开关延迟期间，主开关晶体管Mw的第一电极电压和第二电极电压之间的电压差值有可能会进一步降低。基于此，在本申请实施例的一种可能的实现方式中，控制器102还可以在t0时间点之后获取主开关晶体管Mw的第一电极电压和第二电极电压，若电压差值降至小于第二预设阈值，则缩短第一时间长度；和/或，若电压差值大于第二预设阈值，则延长第一时间长度。
其中，第一时间长度对应于t4时间点与t5时间点之间的时间间隔。也即，若主开关晶体管Mw的第一电极电压和第二电极电压之间的电压差值小于第二预设阈值，则在对t0至t5(以及t6)时间点完成更新后，更新后的t4时间点与更新后的t5时间点之间的时间间隔小于当前t4时间点与当前t5时间点之间的时间间隔，换言之，缩短下一周期中t4时间点与t5时间点之间的时间间隔。和/或，若主开关晶体管Mw的第一电极电压和第二电极电压之间的电压差值大于第二预设阈值，则更新后的t4时间点与更新后的t5时间点之间的时间间隔大于当前t4时间点与当前t5时间点之间的时间间隔，换言之，延长下一周期中t4时间点与t5时间点之间的时间间隔。
通常，第二预设阈值的取值不大于上述第一预设阈值的取值。若主开关晶体管Mw的第一电极电压和第二电极电压之间的电压差值小于第二预设阈值，说明主开关晶体管Mw出现过度软开情况，过度软开会使ACF变换器损耗增大，效率降低，基于此，本申请实施例通过缩短下一周期对变压器L的原边反向充电的时间长度以进行调整，即缩短t4时间点与t5时间点之间的时间间隔。若主开关晶体管Mw的第一电极电压和第二电极电压之间的电压差值大于第二预设阈值，说明主开关晶体管Mw还可以更进一步软开，以进一步降低开关损耗，因此可以延长下一周期对变压器L的原边的反向充电的时间长度以进行调整，即延长t4时间点与t5时间点之间的时间间隔。
通常，不同的主开关晶体管Mw具有不同的寄生电容，使得不同主开关晶体管Mw在断开时第一电极与第二电极之间残留的电荷量也不相同。而且，即使对于同一主开关晶体管Mw，负载电路300的负载大小发生变化时，也会使主开关晶体管Mw在断开时第一电极与第二电极之间残留的电荷量发生变化。在本申请实施例中，控制器102根据主开关晶体管Mw的第一电极和第二电极调节t4时间点和t5时间点的时间间隔，可以自适应不同的主开关晶体管Mw，以及负载电路300的负载大小变化，使主开关晶体管Mw在每次开启之前都可以达到较佳的软开关状态。
在ACF变换器中，通常还包括与变压器L的副边相连的整流模块1013，以抑制变压器L原边充电过程中向副边放电，以及，避免为负载电路300提供反向的输出电压。如图7所示，本申请实施例所提供的ACF变换器中整流模块1013还可以为副边晶体管MR，由于变压器L的副边侧的0电压的参考电势可能与原边侧的0电压的参考电势不同，因此，ACF变换器中还可以包括控制器107以用于对整流晶体管MR进行控制。
具体如图7所示，副边晶体管MR的第一电极与变压器L的副边连接，第二电极与第二输出端子106连接，控制电极与控制器107连接。控制器107与副边晶体管MR的第一电极和第二电极连接，用于获取副边晶体管MR的第一电极电压和第二电极电压，并在第一电极电压和第二电极电压满足预设的正向关系时，向副边晶体管MR的控制电极发送副边晶体管开启信号，该副边晶体管MR开启信号用于使副边晶体管的第一电极和第二电极导通。
其中，正向关系为变压器模块101开启副边放电时，变压器模块101释放的电量从整流晶体管MR的第一电极和第二电极之间流过时，第一电极的电压值和第二电极的电压值之间的相对大小关系。
例如，如图7中所示的副边晶体管MR的第二电极与第二输出端子106连接，由于第二输出端子106用于连接负载电路300的正极，因此，当变压器模块101释放的电量从整流晶体管MR的第一电极和第二电极之间流过时，第一电极的电压值和第二电极的电压值之间的相对大小关系应为第一电极的电压值大于第二电极的电压值，即控制器107在确定第一电极的电压值大于第二电极的电压值时，向副边晶体管MR发送副边晶体管开启信号，以开启副边晶体管MR。
在另一种实现方式中，副边晶体管MR的第二电极也可以与第一输出端子105连接，由于第一输出端子105用于连接负载电路300的负极，因此，当变压器模块101释放的电量从整流晶体管MR的第一电极和第二电极之间流过时，第一电极的电压值和第二电极的电压值之间的相对大小关系应为第一电极的电压值小于第二电极的电压值，即控制器107在确定第一电极的电压值小于第二电极的电压值时，向副边晶体管MR发送副边晶体管开启信号，以开启副边晶体管MR。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供一种ACF变换器的电压变换方法，该方法可以由上述任一实施例所提供的ACF变换器中的控制器102执行。
图8为本申请实施例提供的一种电压变换方法流程示意图，如图8所示，主要包括以下步骤：
S801：在变压器模块开启副边放电后，控制钳位模块开启接收变压器模块的漏感电量。
S802：在控制钳位模块停止接收变压器模块的漏感电量后，控制钳位模块向变压器模块释放漏感电量；其中，钳位模块向变压器模块释放的漏感电量用于变压器模块根据漏感电量恢复软开关状态。
图8所示方法步骤的具体实现可以参考本申请实施例中前述对ACF变换器的描述，本申请实施例对此不再赘述。
在本申请实施例中，控制器102可以通过运行软件或通过逻辑电路运算等方式实现上述ACF变换器的电压变换方法。应理解，对本领域技术人员而言，在获知本申请实施例所提供的ACF变换器的电压变换方法的基础上，无论通过运行软件，还是通过逻辑电路运算都是很容易想到的实现方式，本申请实施例对此并不多做限定。
基于相同的技术构思，本申请实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括电源电路、负载电路，以及分别与电源电路和负载电路连接的、如上述任一项所提供的ACF变换器，连接关系可以如图1所示。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1.一种ACF变换器，其特征在于，所述ACF变换器包括变压器模块、钳位模块和第一控制器；
所述第一控制器，用于在所述变压器模块开启副边放电后，控制所述钳位模块开启接收所述变压器模块的漏感电量；
所述第一控制器，还用于在控制所述钳位模块停止接收所述变压器模块的漏感电量后，控制所述钳位模块向所述变压器模块释放所述漏感电量；其中，所述钳位模块向所述变压器模块释放的所述漏感电量用于所述变压器模块根据所述漏感电量恢复软开关状态。
2.根据权利要求1所述的ACF变换器，其特征在于，还包括：第一供电端子、第二供电端子，所述第一供电端子和所述第二供电端子用于连接电源电路电极；所述变压器模块包括主开关晶体管和变压器；所述主开关晶体管的第一电极与所述第一供电端子连接，第二电极与所述变压器原边的一端连接，栅极与所述第一控制器连接；所述变压器原边的另一端与所述第二供电端子连接；
所述第一控制器在控制所述钳位模块向所述变压器模块释放所述漏感电量时，具体用于：
控制所述钳位模块向所述变压器模块释放所述漏感电量的时间长度达到第一时间长度后，控制所述钳位模块停止释放所述漏感电量；
所述第一控制器还用于：
获取所述第一电极的电压和所述第二电极的电压之间的电压差值，并根据所述电压差值调整所述第一时间长度。
3.如权利要求2所述的ACF变换器，其特征在于，所述第一控制器在根据所述电压差值调整所述第一时间长度时，具体用于：
若所述电压差值小于第二预设阈值，则缩短所述第一时间长度；和/或，
若所述电压差值大于第二预设阈值，则延长所述第一时间长度。
4.如权利要求2所述的ACF变换器，其特征在于，在所述变压器模块开启副边放电之前，所述第一控制器还用于：
控制所述变压器模块开启原边充电，并在原边充电的时间长度达到第二时间长度后，控制所述变压器模块停止原边充电并开启副边放电；
所述第一控制器还用于：
根据所述电压差值调整所述第二时间长度。
5.如权利要求4所述的ACF变换器，其特征在于，所述第一控制器在根据所述电压差值调整所述第二时间长度时，具体用于：
若在控制所述钳位模块停止释放所述漏感电量后的第三时间长度内，所述电压差值降至小于第一预设阈值，则缩短所述第二时间长度；和/或，
若在控制所述钳位模块停止释放所述漏感电量后的所述第三时间长度内，所述电压差值未降至小于所述第一预设阈值，则延长所述第二时间长度。
6.如权利要求4所述的ACF变换器，其特征在于，所述第一控制器在控制所述钳位模块开启接收所述变压器模块的漏感电量时，具体用于：
在所述变压器模块停止原边充电并开启副边放电的时间长度达到第四时间长度之后，控制所述钳位模块开启接收所述变压器模块的漏感电量；所述第四时间长度不小于所述主开关晶体管的开关延迟。
7.如权利要求1所述的ACF变换器，其特征在于，所述第一控制器在控制所述钳位模块开启接收所述变压器模块的漏感电量之后，还用于：
在所述钳位模块开启接收所述变压器模块的漏感电量的时间长度达到第五时间长度之后，控制所述钳位模块停止接收所述变压器模块的漏感电量；其中，所述第五时间长度是根据流经所述钳位模块的钳位电流确定的。
8.如权利要求2所述的ACF变换器，其特征在于，所述ACF变换器还包括整流模块，所述整流模块的一端与所述主开关晶体管的第二电极连接，另一端与所述负载电路连接；
所述整流模块，用于控制所述变压器模块输出电流的方向。
9.如权利要求8所述的ACF变换器，其特征在于，所述ACF变换器还包括第二控制器；所述整流模块包括副边晶体管；
所述副边晶体管的第一电极与所述变压器的副边连接，第二电极与所述第一输出端子或第二输出端子连接，控制电极与所述第二控制器连接；
所述第二控制器，分别与所述副边晶体管的第一电极和第二电极连接，用于：
获取所述副边晶体管的第一电极电压和第二电极电压，并在所述第一电极电压和第二电极电压满足预设的正向关系时，使所述副边晶体管的第一电极和第二电极导通；所述正向关系为所述变压器模块开启副边放电时，所述变压器模块释放的电量从所述第一电极和所述第二电极之间流过时，所述第一电极的电压值和所述第二电极的电压值之间的相对大小关系。
10.一种ACF变换器的电压变换方法，其特征在于，所述ACF变换器包括变压器模块、钳位模块和第一控制器；所述方法应用于所述第一控制器，包括：
在所述变压器模块开启副边放电后，控制所述钳位模块开启接收所述变压器模块的漏感电量；
在控制所述钳位模块停止接收所述变压器模块的漏感电量后，控制所述钳位模块向所述变压器模块释放所述漏感电量；其中，所述钳位模块向所述变压器模块释放的所述漏感电量用于所述变压器模块根据所述漏感电量恢复软开关状态。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述ACF变换器还包括：第一供电端子、第二供电端子，所述第一供电端子和所述第二供电端子用于连接电源电路电极；所述变压器模块包括主开关晶体管和变压器；所述主开关晶体管的第一电极与所述第一供电端子连接，第二电极与所述变压器原边的一端连接，栅极与所述第一控制器连接；所述变压器原边的另一端与所述第二供电端子连接；
控制所述钳位模块向所述变压器模块释放所述漏感电量，包括：
控制所述钳位模块向所述变压器模块释放所述漏感电量的时间长度达到第一时间长度后，控制所述钳位模块停止释放所述漏感电量；
所述方法还包括：
获取所述第一电极的电压和所述第二电极的电压之间的电压差值，并根据所述电压差值调整所述第一时间长度。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，根据所述电压差值调整所述第一时间长度，包括：
若所述电压差值小于第二预设阈值，则缩短所述第一时间长度；和/或，
若所述电压差值大于第二预设阈值，则延长所述第一时间长度。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述变压器模块开启副边放电之前，所述方法还包括：
控制所述变压器模块开启原边充电，并在原边充电的时间长度达到第二时间长度后，控制所述变压器模块停止原边充电并开启副边放电；
所述方法还包括：
根据所述电压差值调整所述第二时间长度。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，根据所述电压差值调整所述第二时间长度，包括：
若在控制所述钳位模块停止释放所述漏感电量后的第三时间长度内，所述电压差值降至小于第一预设阈值，则缩短所述第二时间长度；和/或，
若在控制所述钳位模块停止释放所述漏感电量后的所述第三时间长度内，所述电压差值未降至小于所述第一预设阈值，则延长所述第二时间长度。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，控制所述钳位模块开启接收所述变压器模块的漏感电量，包括：
在所述变压器模块停止原边充电并开启副边放电的时间长度达到第四时间长度之后，控制所述钳位模块开启接收所述变压器模块的漏感电量；所述第四时间长度不小于所述主开关晶体管的开关延迟。
16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，控制所述钳位模块开启接收所述变压器模块的漏感电量之后，还包括：
在所述钳位模块开启接收所述变压器模块的漏感电量的时间长度达到第五时间长度之后，控制所述钳位模块停止接收所述变压器模块的漏感电量；其中，所述第五时间长度是根据流经所述钳位模块的钳位电流确定的。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述ACF变换器还包括整流模块，所述整流模块的一端与所述主开关晶体管的第二电极连接，另一端与所述负载电路连接；
所述整流模块，用于控制所述变压器模块输出电流的方向。
18.一种电子设备，其特征在于，包括电源电路、负载电路，以及分别与所述电源电路和所述负载电路连接的、如权利要求1至9中任一项所述的ACF变换器。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020134672A1 (zh) * 2018-12-26 2020-07-02 华为技术有限公司 一种acf变换器、电压变换方法及电子设备
CN112510976A (zh) * 2020-12-22 2021-03-16 广州金升阳科技有限公司 一种有源钳位反激变换器、控制器及其控制方法
CN113014104A (zh) * 2021-02-10 2021-06-22 华为技术有限公司 Dc/dc变换器的控制器及其控制系统
EP4102677A4 (en) * 2020-04-10 2023-07-26 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. CHARGING APPARATUS, ITS CONTROL METHOD AND CHARGING SYSTEM

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114928260A (zh) * 2021-02-10 2022-08-19 华为数字能源技术有限公司 一种用于控制变换器的控制电路、变换器及电源设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1447505A (zh) * 2002-03-25 2003-10-08 横河电机株式会社 Dc/dc转换器及其方法
CN103795260A (zh) * 2014-01-21 2014-05-14 广州金升阳科技有限公司 一种非互补反激有源钳位变换器
CN106712472A (zh) * 2017-02-28 2017-05-24 华为技术有限公司 一种acf电路的控制方法和acf电路
CN107181410A (zh) * 2016-03-12 2017-09-19 快捷韩国半导体有限公司 有源钳位反激转换器
US20180287481A1 (en) * 2017-04-03 2018-10-04 Texas Instruments Incorporated Switching Time Optimizer for Soft Switching of An Isolated Converter

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9954456B2 (en) * 2016-09-09 2018-04-24 Navitas Semiconductor, Inc. Flyback converter
CN108155799B (zh) * 2016-12-06 2020-09-11 台达电子企业管理（上海）有限公司 用于反激变换器电路的控制方法及控制装置
US9991803B1 (en) * 2017-01-18 2018-06-05 Semiconductor Components Industries, Llc Reduction of electromagnetic interference in a flyback converter
US10333417B2 (en) * 2017-04-10 2019-06-25 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd Device and method for controlling flyback converter
TWI626821B (zh) * 2017-04-18 2018-06-11 立錡科技股份有限公司 具主動箝位及零電壓切換之返馳式電源轉換電路及其中之轉換控制電路
US10181782B2 (en) * 2017-04-18 2019-01-15 Richtek Technology Corporation Flyback power converter circuit with active clamping and zero voltage switching and conversion control circuit thereof
US10312817B2 (en) * 2017-07-07 2019-06-04 Semiconductor Components Industries, Llc Systems and methods of active clamp flyback power converters
CN107453610B (zh) * 2017-07-31 2020-01-24 西安矽力杰半导体技术有限公司 反激式变换器及其有源箝位控制电路和有源箝位控制方法
CN108988652A (zh) * 2018-09-10 2018-12-11 杰华特微电子（张家港）有限公司 反激有源钳位电路及其控制方法
US10411603B1 (en) * 2018-11-30 2019-09-10 Nxp B.V. Switch mode power supply including bipolar active clamp
CN109639149B (zh) * 2018-12-26 2020-07-28 西安华为技术有限公司 一种acf变换器、电压变换方法及电子设备

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1447505A (zh) * 2002-03-25 2003-10-08 横河电机株式会社 Dc/dc转换器及其方法
CN103795260A (zh) * 2014-01-21 2014-05-14 广州金升阳科技有限公司 一种非互补反激有源钳位变换器
CN107181410A (zh) * 2016-03-12 2017-09-19 快捷韩国半导体有限公司 有源钳位反激转换器
CN106712472A (zh) * 2017-02-28 2017-05-24 华为技术有限公司 一种acf电路的控制方法和acf电路
US20180287481A1 (en) * 2017-04-03 2018-10-04 Texas Instruments Incorporated Switching Time Optimizer for Soft Switching of An Isolated Converter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JUNMING ZHANG等: "A High Efficiency Flyback Converter With New Active Clamp Technique", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020134672A1 (zh) * 2018-12-26 2020-07-02 华为技术有限公司 一种acf变换器、电压变换方法及电子设备
US11632055B2 (en) 2018-12-26 2023-04-18 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. ACF converter, voltage conversion method, and electronic device
EP4102677A4 (en) * 2020-04-10 2023-07-26 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. CHARGING APPARATUS, ITS CONTROL METHOD AND CHARGING SYSTEM
CN112510976A (zh) * 2020-12-22 2021-03-16 广州金升阳科技有限公司 一种有源钳位反激变换器、控制器及其控制方法
CN113014104A (zh) * 2021-02-10 2021-06-22 华为技术有限公司 Dc/dc变换器的控制器及其控制系统
CN113014104B (zh) * 2021-02-10 2022-06-14 华为数字能源技术有限公司 Dc/dc变换器的控制器及其控制系统
US11682977B2 (en) 2021-02-10 2023-06-20 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. Controller and control system for DC/DC converter

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