CN114499191A - 功率变换器 - Google Patents

功率变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN114499191A
CN114499191A CN202011163688.7A CN202011163688A CN114499191A CN 114499191 A CN114499191 A CN 114499191A CN 202011163688 A CN202011163688 A CN 202011163688A CN 114499191 A CN114499191 A CN 114499191A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control signal
pwm
pwm control
circuit
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011163688.7A
Other languages
English (en)
Inventor
熊雅红
冷阳
崔俊国
杨仲望
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delta Electronics Inc
Original Assignee
Delta Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Electronics Inc filed Critical Delta Electronics Inc
Priority to CN202011163688.7A priority Critical patent/CN114499191A/zh
Priority to US17/483,586 priority patent/US11646668B2/en
Publication of CN114499191A publication Critical patent/CN114499191A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33571—Half-bridge at primary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53873—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本公开为一种功率变换器，包含：功率变换单元，包含：主开关电路；变压器，变压器的原边线圈与主开关电路电连接；同步整流电路，与变压器的副边线圈电连接；输入信号端子，用以接收第一脉冲宽度调制控制信号；以及信号处理电路，用以依据第一脉冲宽度调制控制信号产生相位差为180°加或减误差角度的第一脉冲宽度调制驱动信号及第二脉冲宽度调制驱动信号，以驱动主开关电路，并依据第一脉冲宽度调制控制信号产生相位差为180°加或减误差角度的第三脉冲宽度调制驱动信号及第四脉冲宽度调制驱动信号，以驱动同步整流电路。

Description

功率变换器
技术领域
本公开涉及一种功率变换器，特别涉及一种可减少信号传输线的数量和降低系统板上的布线面积的功率变换器。
背景技术
功率变换器用来提供不同形式或不同电压的电力之间转换的能力。第一种常见的传统功率变换器通常包含降压电路，该降压电路依据控制器提供的脉冲宽度调制控制信号进行对应的运行，以将12V的输入电压转换为1.8V的输出电压，进而提供给电子组件使用。然而当第一种传统功率变换器应用于提供较高输入电压(例如48V或54V)的场合，例如数据中心时，第一种传统功率变换器便必须通过极小的占空比控制才能将48V或54V的输入电压转换为1.8V的输出电压，使得第一种传统功率变换器在这种场合的应用效率不佳。
为了显着减小体积和重量、降低发热量及提高功率密度，故在提供48V或54V的输入电压的场合中，会使用单级且具变压器的第二种传统功率变换器，以通过变压器的原边线圈及副边线圈的匝数比实现效率较高的电力转换。
然而前述第二种传统功率变换器在变压器的原边会存在具多个功率开关的桥式电路，而在变压器的副边同样存在具多个功率开关的同步整流电路，由此可知，第二种传统功率变换器实具有较多的功率开关，故控制器便须提供更多的脉冲宽度调制控制信号给第二种传统功率变换器内的多个功率开关。如此一来，不但导致供功率变换器设置的系统板上的信号线数量较多，进而使得系统板上的布线面积过大，亦导致控制器须付出更多的资源来处理更多的脉冲宽度调制控制信号。更甚者，当第二种传统功率变换器包含由多个单相电路所构成的多相电路时，为了进行多相电路的控制，控制器用来输出脉冲宽度调制控制信号的端口需要更多，如此一来，不但更凸显了前述的问题，亦将导致控制器的尺寸过大。此外，由于控制器需进行严格的死区时间设置，以防止变压器原边上的桥式电路的直通(桥式电路的上管和下管同时导通)，或者防止变压器的原边/副边短路，因此当控制器需输出更多的脉冲宽度调制控制信号时，将使得控制器的设计较为复杂。
因此，实有必要发展一种改良的功率变换器，以解决上述现有技术所面临的问题。
发明内容
本公开的目的在于提供一种功率变换器，以解决传统功率变换器由于具有较多的功率开关，使得控制器需输出较多的脉冲宽度调制控制信号，导致功率变换器所设置的系统板上的信号线的数量较多及系统板上的布线面积过大的缺失。
本公开的目的在于提供一种功率变换器，以解决传统功率变换器在包含由多个单相电路所构成的多相电路时，为了进行多相电路的控制，控制器需输出较多的脉冲宽度调制控制信号，导致控制器的尺寸过大，且控制器的设计较为复杂的缺失。
为达上述目的，本公开提供一种功率变换器，包含：N个功率变换单元，其中N为大于或等于1的整数，且当N大于1时，N个功率变换单元为错相并联，每个功率变换单元包含：主开关电路，包含桥式电路；变压器，变压器的原边线圈与主开关电路电连接；同步整流电路，与变压器的副边线圈电连接，且包含至少两个同步整流开关；输入信号端子，用以接收第一脉冲宽度调制控制信号；以及信号处理电路，用以依据第一脉冲宽度调制控制信号产生相位差为180°加或减误差角度的第一脉冲宽度调制驱动信号及第二脉冲宽度调制驱动信号，以驱动桥式电路，并依据第一脉冲宽度调制控制信号产生相位差为180°加或减误差角度的第三脉冲宽度调制驱动信号及第四脉冲宽度调制驱动信号，以驱动两个同步整流开关，其中误差角度大于0°，不大于30°；其中当N大于1时，由N个功率变换单元所接收的N个第一脉冲宽度调制控制信号之间满足(180°/N)加或减误差角度的相位关系。
附图说明
图1为本公开第一优选实施例的功率变换器的电路结构示意图；
图2为图1所示的功率变换器的信号波形示意图；
图3为图1所示的延时逻辑电路的细节电路结构示意图；
图4为本公开第二优选实施例的功率变换器的电路结构示意图；
图5为图4所示的功率变换器的信号波形示意图；
图6为多个图1所示为单相电路的功率变换器集成时的电路结构示意图。
其中，附图标记说明如下：
1、1a：功率变换器
Vin：输入电压
Vout：输出电压
2、2a、2b：功率变换单元
3：主开关电路
4：变压器
5：同步整流电路
6：信号处理电路
7：输入信号端子
M1、M2：主开关
N1：原边线圈
N2：副边线圈
Q1、Q2：同步整流开关
PWM_1、PWM_1a、PWM_1b：第一脉冲宽度调制驱动信号
PWM_2、PWM_2a、PWM_2b：第二脉冲宽度调制驱动信号
PWM_3、PWM_3a、PWM_3b：第三脉冲宽度调制驱动信号
PWM_4、PWM_4a、PWM_4b：第四脉冲宽度调制驱动信号
60：分相器
PWM1、PWM1a、PWM1b：第一脉冲宽度调制控制信号
PWM2、PWM2a、PWM2b：第二脉冲宽度调制控制信号
PWM3、PWM3a、PWM3b：第三脉冲宽度调制控制信号
61：延时逻辑电路
PWM4：第四脉冲宽度调制控制信号
PWM5：第五脉冲宽度调制控制信号
PWM6：第六脉冲宽度调制控制信号
PWM7：第七脉冲宽度调制控制信号
610：第一延时电路
620：第二延时电路
R1：第一电阻
R2：第二电阻
R3：第三电阻
D1：第一二极管
D2：第二二极管
C1：第一电容
C2：第二电容
R4：第四电阻
R5：第五电阻
R6：第六电阻
D3：第三二极管
D4：第四二极管
C3：第三电容
C4：第四电容
62、63：第一驱动器
64、65：第二驱动器
Rc：电流检测电阻
SC、SCa、SCb：电流检测信号
具体实施方式
体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非架构于限制本公开。
请参阅图1及图2，其中图1为本公开第一优选实施例的功率变换器的电路结构示意图，图2为图1所示的功率变换器的信号波形示意图。如图1及图2所示，本实施例的功率变换器1可应用于电源供应器(未图示)中，并设置于电源供应器内的系统板(未图标)上，功率变换器1用以接收输入电压Vin，并将输入电压Vin转换为输出电压Vout，以提供给电源供应器内的电子组件使用，其中输入电压Vin可为54V或48V的直流电能，输出电压可为1.8V的直流电能，但皆不以此为限。
功率变换器1包含N个功率变换单元2，其中N为大于或等于1的整数，而在图1中，则以N等于1，即功率变换器1包含1个功率变换单元2而为单相电路来示范性说明。功率变换单元2包含主开关电路3、变压器4、同步整流电路5、信号处理电路6及输入信号端子7。主开关电路3接收输入电压Vin，并包含桥式电路，其中桥式电路可为半桥电路或全桥电路，例如图1所示，桥式电路为半桥电路而包含构成桥臂的串联连接的两个主开关M1、M2，主开关电路3通过主开关M1、M2的开关切换将输入电压Vin转换为第一过渡交流电压。变压器4具有原边线圈N1及副边线圈N2，原边线圈N1与主开关电路3电连接而接收第一过渡交流电压，并通过与副边线圈N2的电磁耦合而于副边线圈N2上产生第二过渡交流电压，其中副边线圈N2可为但不线于中心抽头结构。同步整流电路5电连接于变压器4的副边线圈N2，且包含至少两个同步整流开关Q1、Q2，同步整流电路5通过同步整流开关Q1、Q2的开关切换将第二过渡交流电压转换为输出电压Vout。
输入信号端子7与电源供应器的控制器9电连接，输入信号端子7接收控制器9所输出的第一脉冲宽度调制(PWM)控制信号PWM1。信号处理电路6用以依据第一脉冲宽度调制控制信号PWM1产生相位差为180°加或减误差角度的第一脉冲宽度调制驱动信号PWM_1及第二脉冲宽度调制驱动信号PWM_2，以通过第一脉冲宽度调制驱动信号PWM_1驱动主开关M1，通过第二脉冲宽度调制驱动信号PWM_2驱动主开关M2，信号处理电路6并依据第一脉冲宽度调制控制信号PWM1产生相位差为180°加或减误差角度的第三脉冲宽度调制驱动信号PWM_3及第四脉冲宽度调制驱动信号PWM_4，以通过第三脉冲宽度调制驱动信号PWM_3驱动同步整流开关Q2，通过第四脉冲宽度调制驱动信号PWM_4驱动同步整流开关Q1，其中误差角度大于或等于0°，但不大于30°，然误差角度并不以此为限，可依实际需求而调整其数值。
由上述可知，相较于前述第二种传统功率变换器在功率变换单元2为单相电路时，控制器9必须输出至少两个以上的脉冲宽度调制控制信号，以分别控制主开关电路内的开关及同步整流电路内的开关，由于本公开的功率变换器1具有信号处理电路6，故当功率变换器1包含一个功率变换单元2而为单相电路时，控制器9仅需输出单相的第一脉冲宽度调制控制信号PWM1即可，因第一脉冲宽度调制控制信号PWM1会通过功率变换单元2的信号处理电路6进行处理而形成第一脉冲宽度调制驱动信号PWM_1至第四脉冲宽度调制驱动信号PWM_4，以分别提供给两个主开关M1、M2及两个同步整流开关Q1、Q2，如此一来，不但可减少供功率变换器1设置的系统板上的信号线数量，进而减少系统板上的布线面积，还可减少用来输出脉冲宽度调制控制信号而需占用的控制器9的资源。
于一些实施例中，主开关电路3及同步整流电路5皆与接地端G电连接。另外，信号处理电路6还包含分相器60，分相器60用以对第一脉冲宽度调制控制信号PWM1分相，以产生具有预定相位差的第二脉冲宽度调制控制信号PWM2及第三脉冲宽度调制控制信号PWM3，其中第一脉冲宽度调制控制信号PWM1的频率为第二脉冲宽度调制控制信号PWM2的频率的2倍，亦为第三脉冲宽度调制控制信号PWM3的频率的2倍，且第二脉冲宽度调制控制信号PWM2和第三脉冲宽度调制控制信号PWM3之间的相位差为180度。其中，预定相位差可为180度加或减误差角度。
又信号处理电路6可包含延时逻辑电路61，用以对第二脉冲宽度调制控制信号PWM2进行不同时间的延时，借此产生存在死区时间的第四脉冲宽度调制控制信号PWM4及第五脉冲宽度调制控制信号PWM5，延时逻辑电路61更对第三脉冲宽度调制控制信号PWM3进行不同时间的延时，借此产生存在死区时间的第六脉冲宽度调制控制信号PWM6及第七脉冲宽度调制控制信号PWM7。
请参阅图3，并配合图1及图2，其中图3为图1所示的延时逻辑电路的细节电路结构示意图。如图3所示，延时逻辑电路61包含第一延时电路610及第二延时电路620。第一延时电路610包含第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1及第二电容C2。第一电阻R1的第一端与电压源电连接。第二电阻R2的第一端、第三电阻R3的第一端、第一二极管D1的阴极端及第二二极管D2的阳极端分别与第一电阻R1的第二端及分相器60电连接，并接收分相器60所输出的第二脉冲宽度调制控制信号PWM2。第一电容C1的第一端电连接于第二电阻R2的第二端及第一二极管D1的阳极端，第一电容C1的第二端电连接于接地端G。第二电容C2的第一端电连接于第三电阻R2的第二端及第二二极管D2的阴极端，第二电容C2的第二端电连接于接地端G。第二延时电路620包含第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R5、第三二极管D3、第四二极管D4、第三电容C3及第四电容C4。第四电阻R4的第一端与电压源电连接。第五电阻R5的第一端、第六电阻R6的第一端、第三二极管D3的阴极端及第四二极管D4的阳极端分别与第四电阻R4的第二端及分相器60电连接，并接收分相器60所输出的第三脉冲宽度调制控制信号PWM3。第三电容C3的第一端电连接于第五电阻R5的第二端及第三二极管D3的阳极端，第三电容C3的第二端电连接于接地端G。第四电容C4的第一端电连接于第六电阻R6的第二端及第四二极管D4的阴极端，第四电容C4的第二端电连接于接地端G。通过上述第一延时电路610及第二延时电路620的电路结构，第一延时电路610可对第二脉冲宽度调制控制信号PWM2进行不同时间的延时，借此产生存在死区时间的第四脉冲宽度调制控制信号PWM4及第五脉冲宽度调制控制信号PWM5，第二延时电路620可对第三脉冲宽度调制控制信号PWM3进行不同时间的延时，借此产生存在死区时间的第六脉冲宽度调制控制信号PWM6及第七脉冲宽度调制控制信号PWM7。然第一延时电路610及第二延时电路620的电路结构不局限于如图3所示，只要第一延时电路610及第二延时电路620的电路结构可分别使第二脉冲宽度调制控制信号PWM2及第三脉冲宽度调制控制信号PWM3进行不同时间的延时，进可产生存在死区时间的第四脉冲宽度调制控制信号PWM4及第五脉冲宽度调制控制信号PWM5，及产生存在死区时间的第六脉冲宽度调制控制信号PWM6及第七脉冲宽度调制控制信号PWM7即可。
请再参阅图1、并配合图2及图3。于一些实施例中，信号处理电路6还包含两个第一驱动器62、63，两个第一驱动器62、63与延时逻辑电路61电连接，且第一驱动器62接收延时逻辑电路61的第一延时电路610所输出的第四脉冲宽度调制控制信号PWM4，第一驱动器63接收延时逻辑电路61的第二延时电路620所输出的第六脉冲宽度调制控制信号PWM6，两个第一驱动器62、63更分别将第四脉冲宽度调制控制信号PWM4及第六脉冲宽度调制控制信号PWM6的功率放大以加强驱动能力，进而分别产生第一脉冲宽度调制驱动信号PWM_1及第二脉冲宽度调制驱动信号PWM_2。另外，信号处理电路6亦包含两个第二驱动器64、65。两个第二驱动器64、65与延时逻辑电路61电连接，且第二驱动器64接收延时逻辑电路61的第一延时电路610所输出的第五脉冲宽度调制控制信号PWM5，第二驱动器65接收延时逻辑电路61的第二延时电路620所输出的第七脉冲宽度调制控制信号PWM7，两个第二驱动器64、65更分别将第五脉冲宽度调制控制信号PWM5及第七脉冲宽度调制控制信号PWM7的功率放大以加强驱动能力，同时对第五脉冲宽度调制控制信号PWM5以及第七脉冲宽度调制控制信号PWM7进行反向处理，以产生第二脉冲宽度调制驱动信号PWM_2和第四脉冲宽度调制驱动信号PWM_4。在图2中，第一脉冲宽度调制驱动信号PWM_1和第三脉冲宽度调制驱动信号PWM_3基于第二脉冲宽度调制控制信号PWM2有一定的延时。第二脉冲宽度调制驱动信号PWM_2和第四脉冲宽度调制驱动信号PWM_4基于第三脉冲宽度调制控制信号PWM3有一定的延时。因为延时时间相对于整个周期来说很短，故图中未示出。
于一些实施例中，如图2所示，第一脉冲宽度调制驱动信号PWM_1与第四脉冲宽度调制驱动信号PWM_3为互补，第二脉冲宽度调制驱动信号PWM_2与第三脉冲宽度调制驱动信号PWM_4为互补。另外，当第一脉冲宽度调制控制信号PWM1未输入至输入信号端子7时，第一脉冲宽度调制驱动信号PWM_1及第二脉冲宽度调制驱动信号PWM_2、第三脉冲宽度调制驱动信号PWM_3及第四脉冲宽度调制驱动信号PWM_4的电压为使开关关断的关断状态。
再者，同步整流电路5可采用倍流(current doubler)电路或中心抽头电路，其采用第三脉冲宽度调制驱动信号PWM_3和第四脉冲宽度调制驱动信号PWM_4进行驱动控制的原理相同。
请再参阅图1，于一些实施例中，功率变换单元2还包含电流检测组件，例如图1中示出的电流检测电阻Rc。在其他实施例中，电流检测组件也可以是电流传感器。电流检测电阻Rc与主开关电路3的桥式电路中的桥臂串联连接，电流检测电阻Rc用以检测流过主开关电路3的桥式电路中的桥臂的电流，并对应产生反映功率变换单元2的电流幅值的电流检测信号SC，该电流检测信号SC可再经由独立设置的处理电路(未图标)或是由控制器9内的处理电路(未图标)进行信号处理，例如滤波等，进而使控制器9依据处理过的电流检测信号SC对每一功率变换单元2进行对应的控制，例如均流控制或者过电流保护控制等；另外，该控制器9也可采样该功率变换器1的输出电压Vout同电流检测信号SC共同调节第一脉冲宽度调制控制信号PWM1的占空比或宽度(未图示)。
请参阅图4及图5，其中图4为本公开第二优选实施例的功率变换器的电路结构示意图，图5为图4所示的功率变换器的信号波形示意图。如图4至图5图所示，于一些实施例中，功率变换器的功率变换单元的个数N并不局限于如图1所示为1个，而是可为2个以上，使功率变换器包含多个功率变换单元而为多相电路，其中图4以功率变换器1a包含两个功率变换单元2a、2b来示范性说明，然下述的技术概念同样可应用于包含三个以上功率变换单元的功率变换器中，另外，图4所示的每一功率变换单元2a、2b的电路架构与作动分别与图1所示的功率变换单元2的电路架构相似，故于图4中仅以相同符号标示而不再赘述。
在图4中，所有的功率变换单元为错相并联，即功率变换单元2a、2b之间的相位存在错相(因此在图5中，与功率变换单元2a相关的第一脉冲宽度调制控制信号、第二脉冲宽度调制控制信号、第三脉冲宽度调制控制信号、第一脉冲宽度调制驱动信号、第二脉冲宽度调制驱动信号及第三脉冲宽度调制驱动信号及第四脉冲宽度调制驱动信号分别标示为PWM1a、PWM2a、PWM3a、PWM_1a、PWM_2a、PWM_3a及PWM_4a，与功率变换单元2b相关的第一脉冲宽度调制控制信号、第二脉冲宽度调制控制信号、第三脉冲宽度调制控制信号、第一脉冲宽度调制驱动信号、第二脉冲宽度调制驱动信号及第三脉冲宽度调制驱动信号及第四脉冲宽度调制驱动信号分别标示为PWM1b、PWM2b、PWM3b、PWM_1b、PWM_2b、PWM_3b及PWM_4b，借此区分功率变换单元2a、2b的相关信号)，且功率变换单元2a、2b的输入端并联电连接而分别接收输入电压Vin，功率变换单元2a、2b的输出端并联电连接，以共同输出输出电压Vout。对应于功率变换器1a为多相电路而包含错相并联的多个功率变换单元，控制器9亦对应输出多个第一脉冲宽度调制控制信号PWM1，其中第一脉冲宽度调制控制信号PWM1的个数与功率变换单元2的个数相同，此外，控制器9所输出的多个第一脉冲宽度调制控制信号PWM1间满足(180°/N)加或减误差角度的相位关系，举例而言，当功率变换器1a的功率变换单元的个数为两个时，则如图4所示，控制器9输出两个第一脉冲宽度调制控制信号PWM1，即PWM1a和PWM1b，其中该两个第一脉冲宽度调制控制信号，PWM1a和PWM1b之间满足(180°/2)加或减误差角度的相位关系。在图2中，与功率变换单元2a相关的第一脉冲宽度调制驱动信号PWM_1a和第三脉冲宽度调制驱动信号PWM_3a基于第二脉冲宽度调制控制信号PWM2a有一定的延时。与功率变换单元2a相关的第二脉冲宽度调制驱动信号PWM_2a和第四脉冲宽度调制驱动信号PWM_4a基于第三脉冲宽度调制控制信号PWM3a有一定的延时。与功率变换单元2b相关的第一脉冲宽度调制驱动信号PWM_1b和第三脉冲宽度调制驱动信号PWM_3b基于第二脉冲宽度调制控制信号PWM2b有一定的延时。与功率变换单元2b相关的第二脉冲宽度调制驱动信号PWM_2b和第四脉冲宽度调制驱动信号PWM_4b基于第三脉冲宽度调制控制信号PWM3b有一定的延时。因为延时时间相对于整个周期来说很短，故图中未示出。
当功率变换器包含多个功率变换单元而为多相电路时，以6相电路为例，前述第二种传统功率变换器每相电路即需要4个脉冲宽度调制控制信号，故6相电路总共需要控制器提供24个脉冲宽度调制控制信号，导致控制器的尺寸过大，系统板的走线复杂，控制器的设计亦较复杂。然而采用本公开技术的功率变换器在为6相电路的情况下，仅需要控制器提供6个脉冲宽度调制控制信号，如此一来，不但占用的控制器资源大大减少，系统板的走线较为简单，且控制器的尺寸亦可减小。
在图4中，是由多个功率变换单元集成而构成为多相电路的功率变换器1a，然于其他实施例中，请参阅图6，其中图6为多个图1所示单相电路的功率变换器集成时的电路结构示意图。如图6所示，可将X个图1所示的单相电路的功率变换器1进行集成，其中X为大于或等于2的整数。另外，X个功率变换器1的输入端并连电连接，X个功率变换器1的输出端并连电连接，且X个功率变换器1之间的相位关系满足(180°/X)加或减误差角度。至于控制器9，则依据功率变换器1的个数而输出对应数量的第一脉冲宽度调制控制信号PWM1，且多个第一脉冲宽度调制控制信号PWM1间满足(180°/X)加或减误差角度的相位关系。
综上所述，本公开提供一种功率变换器，该功率变换器的每个功率变换单元皆具有信号处理电路，信号处理电路可依据控制器所输出的脉冲宽度调制控制信号而产生多个脉冲宽度调制驱动信号，以驱动主开关电路及同步整流电路，故通过信号处理电路的设置便可使控制器输出较少的脉冲宽度调制控制信号，如此一来，不但减少供功率变换器设置的系统板上的信号线数量，进而减少系统板上的布线面积，还可减少用来输出脉冲宽度调制控制信号而需占用的控制器的资源，且使控制器在功率变换器为多相电路的情况下的尺寸无需增加，且控制器的设计较为简单。
须注意，上述仅是为说明本公开而提出的优选实施例，本公开不限于所述的实施例，本公开的范围由权利要求决定。且本公开得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱权利要求所欲保护者。

Claims (10)

1.一种功率变换器，包含：
N个功率变换单元，其中N为大于或等于1的整数，且当N大于1时，N个该功率变换单元为错相并联，每个该功率变换单元包含：
一主开关电路，包含一桥式电路；
一变压器，该变压器的一原边线圈与该主开关电路电连接；
一同步整流电路，与该变压器的一副边线圈电连接，且包含至少两个同步整流开关；
一输入信号端子，用以接收一第一脉冲宽度调制控制信号；以及
一信号处理电路，用以依据该第一脉冲宽度调制控制信号产生相位差为180°加或减一误差角度的一第一脉冲宽度调制驱动信号及一第二脉冲宽度调制驱动信号，以驱动该桥式电路，并依据该第一脉冲宽度调制控制信号产生相位差为180°加或减该误差角度的一第三脉冲宽度调制驱动信号及一第四脉冲宽度调制驱动信号，以驱动两个该同步整流开关，其中该误差角度大于0°，不大于30°；
其中当N大于1时，由N个该功率变换单元所接收的N个该第一脉冲宽度调制控制信号之间满足(180°/N)加或减该误差角度的相位关系。
2.如权利要求1所述的功率变换器，其中，该信号处理电路包含一个分相器，该分相器用以对该第一脉冲宽度调制控制信号进行分相，以产生具有预定相位差的一第二脉冲宽度调制控制信号及一第三脉冲宽度调制控制信号。
3.如权利要求2所述的功率变换器，其中该信号处理电路包含一延时逻辑电路，用以对该第二脉冲宽度调制控制信号进行不同时间的延时，以产生存在一死区时间的一第四脉冲宽度调制控制信号及第五脉冲宽度调制控制信号，该延时逻辑电路更对该第三脉冲宽度调制控制信号进行不同时间的延时，以产生存在该死区时间的一第六脉冲宽度调制控制信号及一第七脉冲宽度调制控制信号。
4.如权利要求3所述的功率变换器，其中，该信号处理电路还包含两个第一驱动器，两个该第一驱动器与该延时逻辑电路电连接而分别接收该第四脉冲宽度调制控制信号及该第六脉冲宽度调制控制信号，并分别将该第四脉冲宽度调制控制信号及该第六脉冲宽度调制控制信号的功率放大以加强驱动能力，进而分别产生该第一脉冲宽度调制驱动信号及该第二脉冲宽度调制驱动信号。
5.如权利要求3所述的功率变换器，其中，该信号处理电路还包含两个第二驱动器，两个该第二驱动器与该延时逻辑电路电连接而分别接收该第五脉冲宽度调制控制信号及该第七脉冲宽度调制控制信号，并分别将该第五脉冲宽度调制控制信号及该第七脉冲宽度调制控制信号的功率放大以加强驱动能力且进行反向处理，以产生该第三脉冲宽度调制驱动信号及该第四脉冲宽度调制驱动信号。
6.如权利要求1所述的功率变换器，其中，每一该功率变换单元还包含一电流检测组件，该电流检测组件与该桥式电路连接，该电流检测组件用以检测流过该桥式电路的电流，并对应产生反映该功率变换单元的电流幅值的一电流检测信号。
7.如权利要求1所述的功率变换器，其中，该第一脉冲宽度驱动信号及该第三脉冲宽度驱动信号为互补，该第二脉冲宽度驱动信号及该第四脉冲宽度驱动信号为互补。
8.如权利要求1所述的功率变换器，其中，当该第一脉冲宽度调制控制信号未输入至该输入信号端子时，该第一脉冲宽度驱动信号、该第二脉冲宽度驱动信号、该第三脉冲宽度驱动信号及该第四脉冲宽度驱动信号的电压分别为一关断状态电压。
9.如权利要求1所述的功率变换器，其中，该桥式电路为一半桥电路或一全桥电路，该同步整流电路为一倍流电路或一中心抽头电路。
10.如权利要求2所述的功率变换器，该预定相位差为180度加或减误差角度，且该误差角度为大于0°，不大于30°。
CN202011163688.7A 2020-10-27 2020-10-27 功率变换器 Pending CN114499191A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011163688.7A CN114499191A (zh) 2020-10-27 2020-10-27 功率变换器
US17/483,586 US11646668B2 (en) 2020-10-27 2021-09-23 Power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011163688.7A CN114499191A (zh) 2020-10-27 2020-10-27 功率变换器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114499191A true CN114499191A (zh) 2022-05-13

Family

ID=81257703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011163688.7A Pending CN114499191A (zh) 2020-10-27 2020-10-27 功率变换器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11646668B2 (zh)
CN (1) CN114499191A (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5625545A (en) * 1994-03-01 1997-04-29 Halmar Robicon Group Medium voltage PWM drive and method
US6049471A (en) * 1998-02-11 2000-04-11 Powerdsine Ltd. Controller for pulse width modulation circuit using AC sine wave from DC input signal
CN102067428B (zh) 2008-06-23 2014-04-02 爱立信电话股份有限公司 同步整流器的驱动电路及其控制方法
CN103138620B (zh) 2013-02-26 2015-08-26 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂） 一种逆变装置的控制方法
CN103516181B (zh) 2013-09-04 2017-01-04 崇贸科技股份有限公司 控制电路以及同步整流控制电路
CN105048787A (zh) 2015-06-09 2015-11-11 江苏镇安电力设备有限公司 一种针对多电平级联型高压变频器的光纤集成通信方法
GB201708924D0 (en) * 2017-06-05 2017-07-19 Supply Design Ltd Power converter
US20230025144A1 (en) * 2020-07-15 2023-01-26 Solid State Power LLC High and Medium Voltage Power Converters with Switch Modules Parallel Driving a Single Transformer Primary

Also Published As

Publication number Publication date
US11646668B2 (en) 2023-05-09
US20220131471A1 (en) 2022-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6206502B2 (ja) 電力変換装置及び電力変換方法
CA2689503C (en) Prediction scheme for step wave power converter and inductive inverter topology
US20050207180A1 (en) Llc half-bridge converter
US8300437B2 (en) Multi-output DC-to-DC conversion apparatus with voltage-stabilizing function
US20150070940A1 (en) Multi-phase transformer type dc-dc converter
US10356861B2 (en) Constant output current LED driver
US11831242B2 (en) Control module and multi-phase power converter
US6577517B2 (en) Pulse with modulation control circuit for a high frequency series resonant AC/DC converter
US7629779B2 (en) Multiple output multiple topology voltage converter
WO2015056491A1 (ja) 電力変換装置及び電力変換方法
US20070008750A1 (en) Dc/ac power converter and controlling method thereof
US20150180368A1 (en) Power converter, and inverter device including the power converter
CN111614238A (zh) 多相直流对直流电源转换器及其驱动方法
JP5362657B2 (ja) 電力変換装置
US20150168983A1 (en) Power conversion device, isolated driving circuit, and isolated driving method
EP1811643A1 (en) Power converter
US10574142B1 (en) DC-DC buck converter
US7816901B2 (en) PWM modulator for scalable converters
CN114499191A (zh) 功率变换器
JP2004096826A (ja) スイッチング電源装置
JP2017042013A (ja) 電力変換装置
US7705576B2 (en) High-win circuit for multi-phase current mode control
US20210218344A1 (en) Boost inverter system with enhanced tolerance for low voltage input bus
WO2023182052A1 (ja) 規模拡張型スケーラブル電源システム
US20210218341A1 (en) Multilevel step-up inverter based on distributed passive components

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination