DE102018213057A1 - Leistungsumwandlungsvorrichtung - Google Patents

Leistungsumwandlungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102018213057A1
DE102018213057A1 DE102018213057.4A DE102018213057A DE102018213057A1 DE 102018213057 A1 DE102018213057 A1 DE 102018213057A1 DE 102018213057 A DE102018213057 A DE 102018213057A DE 102018213057 A1 DE102018213057 A1 DE 102018213057A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
resonant
core
magnetic core
winding
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.)
Ceased
Application number
DE102018213057.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Da Jin
Yahong Xiong
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
Publication of DE102018213057A1 publication Critical patent/DE102018213057A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • 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
    • H02M3/338—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 in a self-oscillating arrangement
    • H02M3/3381—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 in a self-oscillating arrangement using a single commutation path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2876—Cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/346—Preventing or reducing leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • 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
    • H02M3/01—Resonant DC/DC 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
    • 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
    • H02M3/33561—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 more than one ouput with independent control
    • 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
    • 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
    • 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
    • H02M7/505—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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515—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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/06—Mounting, supporting or suspending transformers, reactors or choke coils not being of the signal type
    • H01F2027/065—Mounting on printed circuit boards
    • 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
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • 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
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • 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
    • H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation
    • 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
    • H02M3/285—Single converters with a plurality of output stages connected in parallel
    • 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
    • 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

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 1, umfassend: mindestens einen Resonanzkreis 17, der mindestens einen Resonanzinduktor Lr und mindestens einen Resonanzkondensator Cr umfasst; einen ersten Transformator T1, der eine erste Primärwicklung N1, die mit dem Resonanzkreis 17 elektrisch verbunden ist, und mindestens eine erste Sekundärwicklung S1 umfasst; und einen zweiten Transformator T2, der eine zweite Primärwicklung N2, die mit dem Resonanzkreis 17 elektrisch verbunden ist, und mindestens eine zweite Sekundärwicklung S2 umfasst, wobei die zweite Primärwicklung N2 und die erste Primärwicklung N1 parallel geschaltet sind und die gleiche Anzahl von Spulenwindungen aufweisen und die zweite Sekundärwicklung S2 und die erste Sekundärwicklung S1 die gleiche Anzahl von Spulenwindungen aufweisen; wobei eine Abweichung der Induktivität zwischen der ersten Primärwicklung N1 und der zweiten Primärwicklung N2 |Lm1-Lm2|/(Lm1+Lm2)<=30% beträgt, wobei Lm1 die Induktivität der ersten Primärwicklung N1 und Lm2 die Induktivität der zweiten Primärwicklung N2 ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Komponente, insbesondere auf eine magnetische Komponente, die in der Lage ist, den Verlust eines Magnetkerns bei gleichzeitiger Verringerung des parasitären Widerstands und des thermischen Widerstands von Wicklungen zu verringern, und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die die magnetische Komponente verwendet.
  • Mit der Verbesserung von Technologien wie Internet, Cloud Computing, Elektrofahrzeugen und Industrieautomation wird der Stromverbrauch größer, was zu einer größeren Nachfrage nach Stromquellen führt. Daher muss eine Leistungsumwandlungsvorrichtung mit hoher Leistungsdichte und hohem Wirkungsgrad entwickelt werden. Unter den Anforderungen an eine hohe Leistungsdichte und einen hohen Wirkungsgrad ist auch die Wärmeabfuhr der Leistungsumwandlungsvorrichtung einer der wichtigsten Punkte, die berücksichtigt werden müssen.
  • In Bezug auf die Leistungsumwandlungsvorrichtung ist die Erhöhung der Leistungsdichte ein wirksames Mittel, um eine Schaltfrequenz der internen Schaltschaltung zu verbessern, denn wenn die Schaltfrequenz der Schaltschaltung ansteigt, kann eine Größe des Filters entsprechend linear abnehmen. Außerdem kann bei unverändertem Verlust, wenn die Schaltfrequenz der Schaltschaltung ansteigt, ein Produkt aus einer Änderung der Flussdichte, die auf der magnetischen Komponente, wie zum Beispiel einem Transformator usw., innerhalb der Leistungsumwandlungsvorrichtung getragen wird, und einer Arbeitsfrequenz der magnetischen Komponente erheblich ansteigen. Dadurch kann eine Querschnittsfläche und die Anzahl der Windungen der magnetischen Komponente entsprechend reduziert werden, wodurch ein Volumen der magnetischen Komponente deutlich reduziert wird.
  • Die vorhandene Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst oft einen Transformator, von dem eine Primärwicklung mit einer Schaltschaltung verbunden ist, wobei wenn die Schaltschaltung an- oder ausgeschaltet wird, die Primärwicklung des Transformators eine empfangene elektrische Energie auf eine Sekundärwicklung überträgt und die elektrische Energie auf der Sekundärwicklung nach Gleichrichtung durch eine Gleichrichterschaltung und Filterung durch eine Filterschaltung einer Last zugeführt werden kann.
  • Wenn jedoch die Schaltfrequenz der Schaltschaltung in der vorhandenen Leistungsumwandlungsvorrichtung verbessert wird, um eine Leistungsdichte zu erhöhen, wenn die Schaltfrequenz der Schaltschaltung ein Limit erreicht hat, das ein einzelner Transformator aushalten kann, wird die Strukturbegrenzung des einzelnen Transformators zu einem Engpass bei der Erhöhung der Leistungsdichte. Noch weiter, wenn die Leistungsdichte der vorhandenen Leistungsumwandlungsvorrichtung erhöht werden muss, müssen Breite und Dicke der PCB-Wicklungen des einzelnen Transformators entsprechend erhöht werden, und es hilft wenig zur Effizienzsteigerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung. Wenn die Breite der PCB-Wicklungen des Transformators bis zu einem gewissen Grad vergrößert wird, hilft es wenig, den Wicklungswiderstand zu reduzieren. Wenn die Anzahl der PCB-Wicklungsschichten des Transformators weiter zunimmt, ist nicht nur eine Erhöhung der Kosten inakzeptabel, sondern wird auch der thermische Widerstand der PCB-Wicklungen der Leistungsumwandlungsvorrichtung zum oberen Kühler erhöht, so dass die vorhandene Leistungsumwandlungsvorrichtung schlecht in der Wärmeabfuhr ist. Wie bekannt ist, liegt der Schwerpunkt der aktuellen Forschung und Entwicklung tatsächlich in der Frage, wie die Leistungsumwandlungsvorrichtung unter den Bedingungen einer hohen Leistungsdichte den Gesamtwirkungsgrad halten und eine bessere Wärmeabfuhr erreichen kann.
  • Darüber hinaus kann der Magnetkern des Transformators der vorhandenen Leistungsumwandlungsvorrichtung tatsächlich einen E-Kern oder einen U-Kern verwenden. Alle Wicklungen des E-Kerns sind zentral auf eine Mittelsäule des E-Kerns gewickelt, während die Wicklungen des U-Kerns separat um zwei Kernsäulen des U-Kerns auf zwei Seiten gewickelt sind. Wenn die auf dem U-Kern gewickelten Wicklungen also PCB-Wicklungen sind, kann die Grundfläche der PCB-Wicklungen reduziert werden. Außerdem sind die PCB-Wicklungen auf dem E-Kern meist durch den E-Kern abgedeckt und nicht der Luft ausgesetzt, während die PCB-Wicklungen auf dem U-Kern nur teilweise durch den U-Kern abgedeckt sind, das heißt die PCB-Wicklungen auf dem U-Kern meist der Luft ausgesetzt sind. Dadurch ist die Wärmeabfuhr der Wicklungen auf dem U-Kern besser. Obwohl die Verwendung des U-Kerns in der Tat Vorteile bringt, kann der Wirkungsgrad der Leistungsumwandlungsvorrichtung verbessert werden, wenn die Struktur des U-Kerns weiter verbessert werden kann, um den Verlust des U-Kerns weiter zu reduzieren.
  • Ferner muss die vorhandene Leistungsumwandlungsvorrichtung die Frage der EMI-Leistung berücksichtigen. Um eine bessere EMI-Leistung zu erzielen, werden die vorhandenen Leistungsumwandlungsvorrichtungen mit EMI-Filtern ergänzt. Diese Methode erhöht jedoch gleichzeitig die Produktionskosten der Leistungsumwandlungsvorrichtung.
  • Daher ist es derzeit am dringendsten, eine magnetische Komponente zu entwickeln, die die oben genannten Mängel überwindet und in der Lage ist, den Kernverlust zu reduzieren und gleichzeitig den parasitären Widerstand und den thermischen Widerstand der Wicklungen zu reduzieren, sowie eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die die magnetische Komponente verwendet.
  • Eines der Ziele der vorliegenden Erfindung ist es, eine magnetische Komponente und eine adaptive Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, um so die Mängel des schlechten Umwandlungswirkungsgrades und der Wärmeabfuhr zu beheben, die die vorhandene Leistungsumwandlungsvorrichtung aufweist. Darüber hinaus haben die magnetische Komponente und die adaptive Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung weiterhin die Vorteile, den Verlust des Magnetkerns zu reduzieren, den parasitären Widerstand und den thermischen Widerstand der Wicklungen zu reduzieren und die Produktionskosten der Leistungsumwandlungsvorrichtung zu reduzieren.
  • Um das obige Ziel zu erreichen und in entsprechend der vorliegenden Erfindung, ist ein allgemeines Durchführungsmuster der vorliegenden Erfindung eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, umfassend: mindestens einen Resonanzkreis, der mindestens einen Resonanzinduktor und mindestens einem Resonanzkondensator umfasst; einen ersten Transformator, der eine erste Primärwicklung, die mit dem Resonanzkreis elektrisch verbunden ist, und mindestens eine erste Sekundärwicklung umfasst; und einen zweiten Transformator der eine zweite Primärwicklung, die mit dem Resonanzkreis elektrisch verbunden ist, und mindestens eine zweite Sekundärwicklung umfasst, wobei die zweite Primärwicklung und die erste Primärwicklung parallel geschaltet sind und die gleiche Anzahl von Spulenwindungen aufweisen und die Anzahl von Spulenwindungen der zweiten Sekundärwicklung gleich derjenigen der ersten Sekundärwicklung ist; wobei eine Abweichung der Induktivität zwischen der ersten Primärwicklung und der zweiten Primärwicklung |Lm1-Lm2|/(Lm1+Lm2)<=30% entspricht, wobei Lm1 die Induktivität der ersten Primärwicklung und Lm2 die Induktivität der zweiten Primärwicklung ist.
  • Ausgewählte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen erläutert, wobei
    • 1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
    • 2 eine schematische Darstellung einer explodierten Struktur der in 1 gezeigten magnetischen Komponente ist;
    • 3(a) eine wellenförmige Darstellung des AC-Flusses in der in 2 gezeigten magnetischen Komponente ist, wobei die AC-Fluss-Aufhebung in einem oberen Magnetkernabschnitt oder einem unteren Magnetkernabschnitt auftritt, wenn die AC-Flüsse auf zwei benachbarten Kernsäulen in Richtung entgegengesetzt sind;
    • 3(b) beispielhaft eine wellenförmige Darstellung des AC-Flusses in der in 2 gezeigten magnetischen Komponente zeigt, wobei die AC-Fluss-Aufhebung nicht im oberen oder unteren Magnetkernabschnitt auftritt, wenn die AC-Flüsse auf zwei benachbarten Kernsäulen in gleicher Richtung sind, als Kontrast zu 3(a);
    • 4 eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
    • 5 eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
    • 6 eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
    • 7 wellenförmige Darstellungen einer Spannung zwischen einer Mitte eines Brückenarms einer Wechselrichterschaltung einer Umwandlungsschaltung und einem negativen Eingangsanschluss und einer Spannung zwischen einer Mitte eines Brückenarms einer Wechselrichterschaltung der anderen Umwandlungsschaltung und dem negativen Eingangsanschluss in der Leistungsumwandlungsvorrichtung, wie in 6 dargestellt, ist;
    • 8 eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in der fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
    • 9 wellenförmige Darstellungen einer Spannung zwischen der Mitte eines Brückenarms einer Wechse!richterschaltung einer Umwandlungsschaltung und einem negativen Eingangsanschluss und einer Spannung zwischen der Mitte eines Brückenarms einer Wechselrichterschaltung der anderen Umwandlungsschaltung und dem negativen Eingangsanschluss in der Leistungsumwandlungsvorrichtung, wie in 8 dargestellt, ist;
    • 10 eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in der sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
    • 11 eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in der siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
    • 12 eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in der achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
    • 13 schematische Darstellungen einer Wellenform an einem Knoten, an dem die Aufwärtsinduktivität und die Schaltschaltung der ersten Umwandlungsschaltung elektrisch verbunden sind, einer Wellenform an einem Knoten, an dem die Aufwärtsinduktivität und die Schaltschaltung der zweiten Umwandlungsschaltung elektrisch verbunden sind, einer Flusswellenform der durch die Wicklung der Aufwärtsinduktivität der ersten Umwandlungsschaltung gewickelten Kernsäulen, einer Flusswellenform der durch die Wicklung der Aufwärtsinduktivität der zweiten Umwandlungsschaltung gewickelten Kernsäulen und einer Flusswellenform der Magnetkernabschnitte (der obere oder untere Magnetkernabschnitt), die in 12 dargestellt sind, ist; und
    • 14 eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in der neunten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • Selbe Bezugszeichen bezeichnen entsprechende oder identische Elemente in den verschiedenen Zeichnungen.
  • Siehe 1 und 2, von denen 1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur eines Leistungsumwandlungsvorrichtung in der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 2 eine schematische Darstellung einer explodierten Struktur der in 1 dargestellten magnetischen Komponente ist. Wie in den 1 und 2 dargestellt, kann, ist aber nicht darauf beschränkt, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung ein Resonanz-DC/DC-Wandler sein, um elektrische Eingangsenergie in elektrische Ausgangsenergie für eine Last umzuwandeln, und einen positiven Eingangsanschluss 10, einen negativen Eingangsanschluss 11, einen positiven Ausgangsanschluss 12, einen negativen Ausgangsanschluss 13 und eine Umwandlungsschaltung 14 umfassen. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 empfängt die elektrische Eingangsenergie über den positiven Eingangsanschluss 10 und den negativen Eingangsanschluss 11 und gibt die elektrische Ausgangsenergie über den positiven Ausgangsanschluss 12 und den negativen Ausgangsanschluss 13 aus, die elektrisch mit der Last verbunden sind.
  • Die Eingangsanschlüsse der Umwandlungsschaltung 14 sind mit dem positiven Eingangsanschluss 10 und dem negativen Eingangsanschluss 11 jeweils elektrisch verbunden und die Ausgangsanschlüsse der Umwandlungsschaltung 14 sind mit dem positiven Ausgangsanschluss 12 und dem negativen Ausgangsanschluss 13 jeweils elektrisch verbunden. Die Umwandlungsschaltung 14 wandelt die elektrische Eingangsenergie in die elektrische Ausgangsenergie um und umfasst eine Eingangsfilterschaltung 15, eine Wechselrichterschaltung 16, einen Resonanzkreis 17, eine magnetische Komponente M, bestehend aus den Transformatoren T1 und T2, mehrere Gleichrichterschaltungen 18 und mehrere Ausgangsfilterschaltungen 19.
  • Die Eingangsfilterschaltung 15 ist zwischen dem positiven Eingangsanschluss 10 und dem negativen Eingangsanschluss 11 zur Filterung der elektrischen Eingangsenergie elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Eingangsfilterschaltung 15 zwei in Reihe geschaltete Eingangskondensatoren umfassen.
  • Die Wechselrichterschaltung 16 ist elektrisch mit den Ausgangsanschlüssen der Eingangsfilterschaltung 15 verbunden, um die gefilterte elektrische Eingangsenergie in elektrische Übergangs-AC-Energie umzuwandeln. Bei einigen Ausführungsformen kann die Wechselrichterschaltung 16 zwei in Reihe geschalteten Schalterkomponenten umfassen, die eine Halbbrückenschaltungsstruktur bilden.
  • Der Resonanzkreis 17 ist elektrisch mit dem Ausgangsanschluss der Eingangsfilterschaltung 15 und einem Ausgangsanschluss der Wechselrichterschaltung 16 verbunden. In einigen Ausführungsformen kann der Resonanzkreis 17 aus einem Resonanzkondensator Cr und einem in Reihe geschalteten Resonanzinduktor Lr gebildet werden, wobei der Resonanzkondensator Cr zwischen der Eingangsfilterschaltung 15 und dem Resonanzinduktor Lr elektrisch verbunden ist und der Resonanzinduktor Lr zwischen dem Resonanzkondensator Cr und den Primärseiten der Transformatoren T1 und T2 elektrisch verbunden ist.
  • Der Transformator T1 der magnetischen Komponente M hat eine erste Primärwicklung N1 und zwei erste Sekundärwicklungen S1. Zwei Ausgangsanschlüsse der ersten Primärwicklung N1 sind elektrisch mit dem Resonanzkreis 17 verbunden, und die erste Primärwicklung N1 wird tatsächlich aus einer ersten Spule N11 und einer zweiten Spule N12 gebildet (siehe 2), die in Reihe geschaltet sind. Sie ist aber nicht darauf beschränkt und kann auch aus der ersten Spule N11 und der zweiten Spule N12 gebildet werden, die parallel geschaltet sind. Die beiden ersten Sekundärwicklungen S1 sind jeweils Mittelabzweigungsstrukturen. Die erste Primärwicklung N1 des Transformators T1 überträgt beim Empfang der von der Wechselrichterschaltung 16 übertragenen elektrischen Übergangs-AC-Energie die elektrische Übergangs-AC-Energie mit elektromagnetische Kopplung an die beiden ersten Sekundärwicklungen S1, so dass die beiden ersten Sekundärwicklungen S1 getrennt die elektrische Ausgangs-AC-Energie erzeugen.
  • Der Transformator T2 der magnetischen Komponente M hat eine zweite Primärwicklung N2 und zwei zweite Sekundärwicklungen S2. Zwei Ausgangsanschlüsse der zweiten Primärwicklung N2 sind elektrisch mit dem Resonanzkreis 17 verbunden, die erste Primärwicklung N1 und die zweite Primärwicklung N2 sind parallel geschaltet. Außerdem wird die zweite Primärwicklung N2 tatsächlich aus einer dritten Spule N21 und einer vierten Spule N22 gebildet (wie in 2 dargestellt), die in Reihe geschaltet sind. Die dritte Spule N21 und die vierte Spule N22 können aber auch parallel geschaltet werden. Die beiden zweiten Sekundärwicklungen S2 sind jeweils Mittelabzweigungsstrukturen. Die zweite Primärwicklung N2 des Transformators T2 überträgt beim Empfang der von der Wechselrichterschalung 16 übertragenen elektrischen Übergangs-AC-Energie die elektrische Übergangs-AC-Energie mit elektromagnetischer Kopplung an die beiden zweiten Sekundärwicklungen S2, so dass die beiden zweiten Sekundärwicklungen S2 getrennt die elektrische Ausgangs-AC-Energie erzeugen.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind die Transformatoren T1 und T2 PCB-Transformatoren, das heißt die erste Primärwicklung N1 und die beiden ersten Sekundärwicklungen S1 des Transformators T1, und die zweite Primärwicklung N2 und die beiden zweiten Sekundärwicklungen S2 des Transformators T2 können jeweils aus PCB-Spulen gebildet werden, sind aber nicht darauf beschränkt. Bei anderen Ausführungsformen können die erste Primärwicklung N1 und die beiden ersten Sekundärwicklungen S1 des Transformators T1 und die zweite Primärwicklung N2 und die beiden zweiten Sekundärwicklungen S2 des Transformators T2 jeweils aus leitenden Drähten gebildet werden. Darüber hinaus, in anderen Ausführungsformen, da die erste Primärwicklung N1 und die zweite Primärwicklung N2 parallel geschaltet sind, kann die Anzahl der Windungen der ersten Primärwicklung N1 und der zweiten Primärwicklung N2 nach der Parallelschaltung eine ungerade Zahl sein, wie zum Beispiel fünf, aber sie ist nicht darauf beschränkt, und sie kann auch eine gerade Zahl sein. Zusätzlich werden der Resonanzkondensator Cr und die parallel geschalteten ersten und zweiten Primärwicklungen N1 und N2 in Reihe geschaltet.
  • Die Anzahl der Gleichrichterschaltungen 18 entspricht der Anzahl der Sekundärwicklungen (der ersten Sekundärwicklungen S1 und der zweiten Sekundärwicklungen S2), die in der magnetischen Komponente M enthalten sind, wie in 1 dargestellt, wobei die Umwandlungsschaltung 14 vier Gleichrichterschaltungen 18 umfasst, von denen jede elektrisch mit der entsprechenden Sekundärwicklung verbunden ist, um die von der entsprechenden Sekundärwicklung erzeugte elektrische Ausgangs-AC-Energie zur Erzeugung elektrischer DC-Energie gleichzurichten.
  • Die Anzahl der Ausgangsfilterschaltungen 19 entspricht der Anzahl der Gleichrichterschaltungen 18, wie in 1 dargestellt, wobei die Umwandlungsschaltung 14 vier Ausgangsfilterschaltungen 19 umfasst, wobei die Eingangsanschlüsse jeder der Ausgangsfilterschaltungen 19 mit den Ausgangsanschlüssen der entsprechenden Gleichrichterschaltung 18 elektrisch verbunden sind. Die Ausgangsanschlüsse aller Ausgangsfilterschaltungen 19 sind parallel geschaltet und damit elektrisch mit dem positiven Ausgangsanschluss 12 und dem negativen Ausgangsanschluss 13 verbunden. Jede der Ausgangsfilterschaltungen 19 filtert die von der Gleichrichterschaltung 18 erzeugte elektrische DC-Energie, und da die Ausgangsanschlüsse der mehreren Ausgangsfilterschaltungen 19 parallel geschaltet sind, entspricht die von der Last empfangene elektrische Ausgangsenergie tatsächlich einer Summe der gefilterten elektrischen DC-Energie der mehreren Ausgangsfilterschaltungen 19.
  • In einigen Ausführungsformen entspricht die Anzahl der Spulenwindungen der ersten Primärwicklung N1 des Transformators T1 der Anzahl der Spulenwindungen der zweiten Primärwicklung N2 des Transformators T2 und die Anzahl der Spulenwindungen der beiden ersten Sekundärwicklungen S1 des Transformators T1 ist die gleiche wie die der beiden zweiten Sekundärwicklungen S2 des Transformators T2, um Stromausgleich in den Transformatoren T1 und T2 zu erzielen.
  • Der detaillierte Aufbau der magnetischen Komponente M wird weiter unten erläutert. Siehe 2, in der obigen Ausführungsform umfasst die Magnetkomponente M einem Magnetkern, die erste Primärwicklung N1, die beiden ersten Sekundärwicklungen S1, die zweiten Primärwicklung N2 und die beiden zweiten Sekundärwicklungen S2. Der Magnetkern umfasst einen oberen Magnetkernabschnitt M11, einen unteren Magnetkernabschnitt M12 und vier Kernsäulen M13 (um die Erklärung zu erleichtern, werden die vier Kernsäulen im folgenden Teilinhalt als erste, zweite, dritte und vierte Kernsäule bezeichnet), die sich den oberen und unteren Magnetkernabschnitt M11 und M12 gemeinsam teilen. In dieser Ausführungsform sind die vier Kernsäulen M13 zwischen dem oberen und unteren Magnetkernabschnitt M11 und M12 angeordnet und die vier Kernsäulen M13 sind tatsächlich nicht geradlinig. Außerdem wird jede der Kernsäulen M13 tatsächlich aus einer oberen Säule M130 und einer unteren Säule M131 gebildet, wobei sich die obere Säule M130 vertikal von einer quasi-rechteckigen ersten Fläche des oberen Magnetkernabschnitts M11 nach unten und die untere Säule M131 vertikal von einer quasi-rechteckigen zweiten Fläche nach oben erstreckt, die der ersten Fläche des oberen Magnetkernabschnitts M11 im unteren Magnetkernabschnitt M12 zugewandt ist. Tatsächlich können sich die vier oberen Säulen M130 der vier Kernsäulen M13 an vier Ecken der ersten Fläche des oberen Magnetkernabschnitts M11 befinden, und eine Position jeder der unteren Säulen M131 entspricht einer Position der oberen Säule M130, so dass die unteren Säulen M131 der vier Kernsäulen M13 an vier Ecken der zweiten Fläche des unteren Magnetkernabschnitts M12 positioniert sind.
  • Die erste Primärwicklung N1 wird um zwei beliebige Kernsäulen M13 (zum Beispiel die erste und zweite Kernsäule) des Magnetkerns gewickelt, so dass die beiden von der ersten Primärwicklung N1 gewickelten Kernsäulen M13 und die oberen und unteren Magnetkernabschnitte M11 und M12 einen ersten geschlossenen Magnetkreis bilden. Die zweite Primärwicklung N2 wird um die beiden verbleibenden Kernsäulen M13 (zum Beispiel die dritte und vierte Kernsäule) gewickelt, so dass die von der zweiten Primärwicklung N2 gewickelten Kernsäulen M13 und die oberen und unteren Magnetkernabschnitte M11 und M12 einen zweiten geschlossenen Magnetkreis bilden. Wenn die erste Primärwicklung N1 und die zweite Primärwicklung N2 um die entsprechenden beiden Kernsäulen M13 des Magnetkerns gewickelt werden, sind sie zudem nicht direkt in Reihe geschaltet.
  • Die erste Primärwicklung N1 und die zweite Primärwicklung N2 empfangen jeweils unabhängig voneinander die von der Wechselrichterschaltung 16 übertragene elektrische Übergangs-AC-Energie.
  • Die beiden ersten Sekundärwicklungen S1 werden separat um die entsprechenden Kernsäulen M13 gewickelt (zum Beispiel wird eine erste Sekundärwicklung S1 um die erste Kernsäule und die andere erste Sekundärwicklung S1 um die zweite Kernsäule gewickelt), und die beiden zweiten Sekundärwicklungen S2 werden ebenfalls separat um die entsprechenden restlichen Kernsäulen M13 gewickelt (zum Beispiel wird eine zweite Sekundärwicklung S2 um die dritte Kernsäule und die zweite Sekundärwicklung S2 um die vierte Kernsäule gewickelt). Siehe auch 3(a) und 3(b), 3(a) ist ein wellenförmige Darstellung des AC-Flusses in der in 2 gezeigten magnetischen Komponente, wobei die AC-Fluss-Aufhebung in einem oberen Magnetkernabschnitt oder einem unteren Magnetkernabschnitt erfolgt, wenn die AC-Flüsse auf zwei benachbarten Kernsäulen in Richtung entgegengesetzt sind, und 3(b) zeigt beispielhaft ein wellenförmige Darstellung des AC-Flusses in der in 2 gezeigten magnetischen Komponente, wobei die AC-Fluss-Aufhebung nicht im oberen oder unteren Magnetkernabschnitt auftritt, wenn die AC-Flüsse auf zwei benachbarten Kernsäulen in gleicher Richtung sind, als Kontrast zu 3(a). In dieser Ausführungsform bestimmt eine externe Voltsekunde der ersten Primärwicklung N1 einen AC-Fluss innerhalb der Kernsäulen des ersten geschlossenen Magnetkreises und eine externe Voltsekunde der zweiten Primärwicklung N2 bestimmt einen AC-Fluss innerhalb der Kernsäulen des zweiten geschlossenen Magnetkreises. Die Wicklungsart der ersten Primärwicklung N1 und der zweiten Primärwicklung N2 erlaubt es, dass die Richtungen des AC-Flusses auf zwei beliebigen benachbarten Kernsäulen M13 entgegengesetzt sind (das heißt in den vier Kernsäulen M13 ist die Richtung des AC-Flusses der beiden auf einer diagonalen Linie befindlichen Kernsäulen M13 in Richtung der ersten Richtung, die Richtung des AC-Flusses von zwei weiteren auf der anderen diagonalen Linie befindlichen Kernsäulen M13 ist in Richtung der zweiten Richtung und die erste Richtung ist entgegengesetzt zur zweiten Richtung, wie die Pfeile auf dem unteren Magnetkernabschnitt M12 in 2 zeigen), so dass der AC-Fluss am oberen Magnetkernabschnitt M11 aufgehoben werden kann und der AC-Fluss am unteren Magnetkernabschnitt M12 ebenfalls aufgehoben werden kann, so dass die AC-Flüsse am oberen und unteren Magnetkernabschnitt M11 und M12 reduziert werden können. Das heißt, wie in 3(a) gezeigt, wenn die Richtung des AC-Flusses einer beliebigen Kernsäule M13 (um die Erklärung zu erleichtern, wird die eine Kernsäule M13 in 3(a) und 3(b) vorübergehend als Kernsäule A bezeichnet) derjenigen der benachbarten Kernsäulen M13 entgegengesetzt ist (um die Erklärung zu erleichtern, werden die Kernsäulen M13 neben der Kernsäule A in 3(a) und 3(b) vorübergehend als Kernsäulen B und C bezeichnet), kann man der 3(a) entnehmen, dass der AC-Fluss auf dem oberen Magnetkernabschnitt M11 und der AC-Fluss auf dem unteren Magnetkernabschnitt M12 in der vorliegenden Erfindung aufgehoben werden kann, um den Vorteil der Verringerung des Kernverlustes des oberen und unteren Magnetkernabschnitts M11 und M12 zu erhalten. Daher, als Kontrast, ist die Richtung des AC-Flusses der Kernsäule A, wie in 3(b) dargestellt, die gleiche wie die der Kernsäulen B und C, so dass der Magnetfluss auf dem oberen Magnetkernabschnitt M11 und der AC-Fluss auf dem unteren Magnetkernabschnitt M12 überlagert werden, anstatt miteinander aufgehoben zu werden, und so dass es nicht möglich ist den Vorteil zu haben, den Kernverlust der oberen und unteren Magnetkernabschnitte M11 und M12 zu reduzieren. Diese Ausführungsform ermöglicht es in der Tat, die AC-Flüsse des oberen und unteren Magnetkernabschnitts M11 und M12 zu reduzieren, wenn die AC-Flüsse auf zwei beliebigen benachbarten Kernsaulen M13 in Richtung entgegengesetzt sind. Infolgedessen ist eine Summe aus einem AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb einer einzelnen Kernsäule des ersten geschlossenen Magnetkreises und einem AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb einer einzelnen Kernsäule des zweiten geschlossenen Magnetkreises größer als ein AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb des oberen Magnetkernabschnitts M11 und auch größer als ein AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb des unteren Magnetkernabschnitts M12, so dass der Verlust des Magnetkerns des oberen und unteren Magnetkernabschnitts M11 und M12 verringert wird. Weiterhin bilden die erste Primärwicklung N1, die beiden ersten Sekundärwicklungen S1 und der Magnetkern den Transformator T1 und die zweite Primärwicklung N2, die beiden zweiten Sekundärwicklungen S2 und der Magnetkern bilden den Transformator T2.
  • In der obigen Ausführungsform werden die erste Primärwicklung N1 des Transformators T1 und die zweite Primärwicklung N2 des Transformators T2 aus einer PCB-Spule 20 gebildet. Die PCB-Spule 20 umfasst mehrere erste Durchgangslöcher 21, die jeweils von der entsprechenden Kernsaule M13 durchfahren werden können. Zusätzlich werden die beiden ersten Sekundärwicklungen S1 des Transformators T1 und die beiden zweiten Sekundärwicklungen S2 des Transformators T2 aus einer PCB-Spule 22 gebildet. Die PCB-Spule 22 umfasst mehrere zweite Durchgangslöcher 23, die jeweils von der entsprechenden Kernsäule M13 durchfahren werden können.
  • In dieser Ausführungsform, da die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 tatsächlich die Transformatoren T1 und T2 in der Umwandlungsschaltung 14 verwendet, um eine elektrische Energieumwandlung durchzuführen, und wenn eine Abweichung der Induktivität zwischen der ersten Primärwicklung N1 des Transformators T1 und der zweiten Primärwicklung N2 des Transformators T2 der folgenden Formel entspricht, die wäre, | Lm1 − Lm2 | / ( Lm1 + Lm2 ) < = 30 % ;
    Figure DE102018213057A1_0001
    kann eine Differenz aus einem Magnetisierungsstrom und eine Differenz aus Magnetisierungsstromverlust, die beide zwischen den Transformatoren T1 und T2 erzeugt werden, innerhalb eines kontrollierbaren Bereichs liegen, wobei Lm1 die Induktivität der ersten Primärwicklung N1 und Lm2 die Induktivität der zweiten Primärwicklung N2 ist. Auf diese Weise kann nicht nur die Leistung der Transformatoren T1 und T2 halbiert werden, sondern auch die Breite und Dicke der Spulen in der ersten Primärwicklung N1, der zweiten Primärwicklung N2, der ersten Sekundärwicklung S1 und der zweiten Sekundärwicklung S2 der Transformatoren T1 und T2 werden ebenfalls in vernünftigen Bereichen kontrolliert, so dass parasitäre Widerstände und thermische Widerstände der ersten Primärwicklung N1, der zweiten Primärwicklung N2, der ersten Sekundärwicklung S1 und der zweiten Sekundärwicklung S2 wirksam reduziert werden. Des Weiteren, da die beiden Kernsäulen M13, die mit dem oberen und unteren Magnetkernabschnitt M11 und M12 in der magnetischen Komponente M der vorliegenden Erfindung zusammenwirken, tatsächlich eine dem U-Kern ähnliche Struktur bilden, kann der die vier Kernsäulen M13 umfassende Magnetkern als eine Kombination mehrerer U-Kerne betrachtet werden, so dass, wenn die auf die magnetische Komponente M in der vorliegenden Erfindung gewickelte Wicklung eine PCB-Spule ist, die Grundfläche der PCB-Spule verringert werden kann. Außerdem, da die magnetische Komponente M in der vorliegenden Erfindung als eine Kombination mehrerer U-Kerne angesehen werden kann, ist die Wärmeabfuhrwirkung der Wicklung auf der magnetischen Komponente M besser. Ferner, da der Magnetkern der magnetischen Komponente M in der vorliegenden Erfindung als eine Vielzahl von U-Kernen angesehen werden kann, die sich den oberen Magnetkernabschnitt M11 gemeinsam teilen und unteren Magnetkernabschnitt M12 gemeinsam teilen, verglichen mit der Verwendung einer Vielzahl von unabhängigen und nicht miteinander verbundenen U-Kernen, nehmen Querschnittsflächen der oberen und unteren Magnetkernabschnitte M11 und M12 der magnetischen Komponente M in der vorliegenden Erfindung zu und die magnetischen AC-Dichten in den oberen und unteren Magnetkernabschnitten M11 und M12 nehmen ab, so dass der Verlust der oberen und unteren Magnetkernabschnitte M11 und M12 verringert werden kann und der Wirkungsgrad der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 verbessert wird. Ferner, da die AC-Flüsse auf zwei benachbarten Kernsäulen M13 des Magnetkerns der magnetischen Komponente M in der vorliegenden Erfindung in Richtung entgegengesetzt sind, wird die Größe einer AC-Flussdichte auf den oberen und unteren Magnetkernabschnitten M11 und M12 weiter verringert. Dadurch kann der Verlust des Magnetkerns des oberen und unteren Magnetkernabschnitts M11 und M12 weiter reduziert und der Wirkungsgrad der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 weiter verbessert werden.
  • Siehe 4 und 2, von denen 4 eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Wie in 4 dargestellt, ist die Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 2 in dieser Ausführungsform ähnlich der in 1 gezeigten Leistungsumwandlungsvorrichtung 1, so dass die gleichen Zeichen für eine ähnliche Struktur und Funktionsweise der Schaltung verwendet werden. Im Vergleich umfasst der Resonanzkreis 17 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1, wie in 1 dargestellt, den Resonanzkondensator Cr und den einzelnen Resonanzinduktor Lr, während der Resonanzkreis 17 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 2 in dieser Ausführungsform einen Resonanzkondensator Cr und zwei indirekt in Reihe geschaltete Resonanzinduktoren (einen ersten und zweiten Resonanzinduktor) Lr1 und Lr2 umfasst (das heißt zwischen den beiden Resonanzinduktoren Lr1 und Lr2 sind weitere Komponenten in Reihe geschaltet), wobei die beiden Resonanzinduktoren Lr1 und Lr2 sich den oberen und unteren Magnetkernabschnitt gemeinsam teilen können. Bei einigen anderen Ausführungsformen können auch die beiden Resonanzinduktoren Lr1 und Lr2 parallel geschaltet werden. Die beiden Resonanzinduktoren Lr1 und Lr2 können auch den in 2 gezeigten Magnetkern zur Bildung einer magnetischen Komponente verwenden, das heißt die magnetische Komponente umfasst den in 2 gezeigten Magnetkern, eine erste Wicklung des Resonanzinduktors Lr1 und eine zweite Wicklung des Resonanzinduktors Lr2. Eine Struktur der magnetischen Komponente, bestehend aus dem Magnetkern, der ersten Wicklung des Resonanzinduktors Lr1 und der zweiten Wicklung des Resonanzinduktors Lr2, ist derjenigen der in 2 gezeigten magnetischen Komponente M eigentlich ähnlich, und der Unterschied besteht nur darin, dass die erste Wicklung des Resonanzinduktors Lr1 und die zweite Wicklung des Resonanzinduktors Lr2 von einer PCB-Spule, wie die PCB-Spule 20 in 2 gezeigt, gebildet werden kann, ohne die Notwendigkeit der PCB-Spule 22.
  • Die erste Wicklung des Resonanzinduktors Lr1 ist um zwei beliebige Kernsäulen M13 (zum Beispiel die erste und zweite Kernsäule) des Magnetkerns gewickelt, so dass die beiden Kernsäulen M13, die durch die erste Wicklung des Resonanzinduktors Lr1 gewickelt sind, und die oberen und unteren Magnetkernabschnitte M11 und M12 einen ersten geschlossenen Magnetkreis bilden, und die zweite Wicklung des Resonanzinduktors Lr2 ist um die verbleibenden zwei Kernsäulen M13 (zum Beispiel die dritte und vierte Kernsäule) gewickelt, so dass die beiden Kernsäulen M13, die durch die zweite Wicklung des Resonanzinduktors Lr2 gewickelt sind, und die oberen und unteren Magnetkernabschnitte M11 und M12 einen zweiten geschlossenen Magnetkreis bilden. Wenn die erste Wicklung des Resonanzinduktors Lr1 und die zweite Wicklung des Resonanzinduktors Lr2 um die entsprechenden beiden Kernsäulen M13 auf dem Magnetkern gewickelt werden, sind sie nicht direkt in Reihe geschaltet. Zusätzlich, in dieser Ausführungsform ermöglicht die Wicklungsart der ersten Wicklung des Resonanzinduktors Lr1 und der zweiten Wicklung des Resonanzinduktors Lr2 auf die Kernsäulen M13 des Magnetkerns, dass die AC-Flüsse auf zwei beliebigen benachbarten Kernsäulen M13 in Richtung entgegengesetzt sind. Ferner ist eine Summe aus einem AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb der einzelnen Kernsäule des ersten geschlossenen Magnetkreises, gebildet aus den beiden Kernsäulen M13, die durch die erste Wicklung des Resonanzinduktors Lr1 gewickelt sind und den oberen und unteren Magnetkernabschnitten M11 und M12, und ein AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb der einzelnen Kernsäule des zweiten geschlossenen Magnetkreises, gebildet aus den beiden Kernsäulen M13, die von der zweiten Wicklung des Resonanzinduktors Lr2 gewickelt sind und den oberen und unteren Magnetkernabschnitten M11 und M12, größer als ein AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb des oberen Magnetkernabschnitts M11 und ist auch größer als ein AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb des unteren Magnetkernabschnitts M12.
  • Natürlich ist der Resonanzkreis 17 nicht auf einen in 4 gezeigten LLC-Resonanzkreis beschränkt. Bei einigen Ausführungsformen, wie in 5 dargestellt, kann der Resonanzkreis 17 einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 3 auch ein LCC-Resonanzkreis sein. Mit anderen Worten, außer mit einem Resonanzkondensator Cr und zwei Resonanzinduktoren Lr1 und Lr2, die miteinander gekoppelt sind, umfasst der Resonanzkreis 17 weiterhin einen weiteren Resonanzkondensator Cr2, wobei der Resonanzkondensator Cr2 zwischen zwei Ausgangsanschlüssen der ersten Primärwicklung N1 geschaltet ist und auch zwischen zwei Ausgangsanschlüssen der zweiten Primärwicklung N2 geschaltet ist.
  • Siehe 6 und 2, von denen 6 eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Wie in 6 dargestellt, kann, ist aber nicht darauf beschränkt, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 4 dieser Ausführungsform ein DC/DC-Wandler sein, um elektrische Eingangsenergie in elektrische Ausgangsenergie für die Last umzuwandeln, und umfassend einen positiven Eingangsanschluss 40, einen negativen Eingangsanschluss 41, einen positiven Ausgangsanschluss 42, einen negativen Ausgangsanschluss 43 und zwei Umwandlungsschaltungen (eine erste und zweite Umwandlungsschaltung) 44 und 44'. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 4 empfängt die elektrische Eingangsenergie über den positiven Eingangsanschluss 40 und den negativen Eingangsanschluss 41 und gibt die elektrische Ausgangsenergie über den positive Ausgangsanschluss 42 und den negativen Ausgangsanschluss 43 aus.
  • Die beiden Umwandlungsschaltungen 44 und 44' haben die gleiche Schaltungsstruktur, so dass im Folgenden nur die Umwandlungsschaltung 44 beschrieben wird. In dieser Ausführungsform können, ist aber nicht darauf beschränkt, die Umwandlungsschaltungen 44 und 44' jeweils die Resonanz-Umwandlungsschaltungen sein. Ein Eingangsanschluss der Umwandlungsschaltung 44 und ein Eingangsanschluss der Umwandlungsschaltung 44' sind in Reihe geschaltet und zwischen dem positiven Eingangsanschluss 40 und dem negativen Eingangsanschluss 41 elektrisch verbunden. Ausgangsanschlüsse der Umwandlungsschaltung 44 und Ausgangsanschlüsse der Umwandlungsschaltung 44' sind parallel geschaltet und zwischen dem positiven Ausgangsanschluss 42 und dem negativen Ausgangsanschluss 43 elektrisch verbunden. Die Umwandlungsschaltungen 44 und 44' dienen zur Umwandlung der elektrischen Eingangsenergie, so dass die Leistungsumwandlungsvorrichtung 4 die elektrische Ausgangsenergie über die beiden Umwandlungsschaltungen 44 und 44' an die Last abgibt. Die Umwandlungsschaltung 44 umfasst eine Eingangsfilterschaltung 45, eine Wechselrichterschaltung 46 (oder einer Schaltschaltung), einen Resonanzkreis 47, einen Transformator T1, mehrere Gleichrichterschaltungen 48 und mehrere Ausgangsfilterschaltungen 49. Die Umwandlungsschaltung 44' umfasst eine Eingangsfilterschaltung 45', eine Wechselrichterschaltung 46' (oder eine Schaltschaltung), einen Resonanzkreis 47', einen Transformator T2, mehrere Gleichrichterschaltungen 48' und mehrere Ausgangsfilterschaltungen 49'.
  • Die Eingangsfilterschaltung 45 ist zwischen dem positiven Eingangsanschluss 40 und dem negativen Eingangsanschluss 41 zur Filterung der elektrischen Eingangsenergie elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Eingangsfilterschaltung 45 zwei in Reihe geschaltete Eingangskondensatoren umfassen.
  • Die Wechselrichterschaltung 46 ist elektrisch mit einem Ausgangsanschluss der Eingangsfilterschaltung 45 verbunden, um die gefilterte elektrische Eingangsenergie in elektrische Übergangs-AC-Energie umzuwandeln. Bei einigen Ausführungsformen kann die Wechselrichterschaltung 46 zwei in Reihe geschaltete Schalterkomponenten umfassen, wobei die beiden Schalterkomponenten eine Halbbrückenschaltungsstruktur bilden.
  • Der Resonanzkreis 47 ist elektrisch mit dem Ausgangsanschluss der Eingangsfilterschaltung 45 und einem Ausgangsanschluss der Wechselrichterschaltung 46 verbunden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Resonanzkreis 47 aus einem Resonanzkondensator Cr und einem in Reihe geschalteten Resonanzinduktor Lr gebildet werden.
  • Der Transformator T1 hat eine erste Primärwicklung N1 und zwei erste Sekundärwicklungen S1. Zwei Ausgangsanschlüsse der ersten Primärwicklung N1 sind jeweils mit dem Resonanzkreis 47 elektrisch verbunden, und die erste Primärwicklung N1 wird tatsächlich aus den beiden in Reihe geschalteten Spulen gebildet. Es ist aber nicht darauf beschränkt, und die beiden Spulen können auch parallel geschaltet werden. Die beiden ersten Sekundärwicklungen S1 sind jeweils Mittelabzweigungsstrukturen. Die erste Primärwicklung N1 des Transformators T1 überträgt beim Empfang der von der Wechselrichterschaltung 46 übertragenen elektrischen Übergangs-AC-Energie die elektrische Übergangs-AC-Energie mit elektromagnetischer Kopplung an die beiden ersten Sekundärwicklungen S1, so dass die beiden ersten Sekundärwicklungen S1 getrennt die elektrische Ausgangs-AC-Energie erzeugen. Ebenso hat der Transformator T2 eine zweite Primärwicklung N2 und zwei zweite Sekundärwicklungen S2, und da die Struktur und die Funktionsweise des Transformators T2 mit dem des Transformators T1 identisch sind, werden die Details hier nicht beschrieben.
  • Die Anzahl der Gleichrichterschaltungen 48 entspricht der Anzahl der Sekundärwicklungen S1 des Transformators T1, wie in 1 dargestellt, wobei die Umwandlungsschaltung 44 zwei Gleichrichterschaltungen 48 umfasst, die jeweils mit der entsprechenden ersten Sekundärwicklung S1 zur Gleichrichtung der von der entsprechenden Sekundärwicklung S1 erzeugten elektrischen Ausgangs-AC-Energie zur Erzeugung von elektrischer DC-Energie elektrisch verbunden sind.
  • Die Anzahl der Ausgangsfilterschaltungen 49 entspricht der Anzahl der Gleichrichterschaltungen 48, so dass die Umwandlungsschaltung 44, wie in 1 dargestellt, zwei Ausgangsfilterschaltungen 49 umfasst, wobei die Eingangsanschlüsse jeder der Ausgangsfilterschaltungen 49 separat elektrisch mit den Ausgangsanschlüssen der entsprechenden Gleichrichterschaltung 48 verbunden sind und die Ausgangsanschlüsse jeder der Ausgangsfilterschaltungen 49 parallel mit den Ausgangsanschlüssen aller anderen Ausgangsfilterschaltungen 49 verbunden sind, wodurch sie elektrisch mit dem positiven Ausgangsanschluss 42 und dem negativen Ausgangsanschluss 43 verbunden sind. Jeder der Ausgangsfilterschaltungen 49 filtert die von der Gleichrichterschaltung 48 erzeugte elektrische DC-Energie.
  • Siehe 2, in dieser Ausführungsform können die beiden Transformatoren T1 und T2 der beiden Umwandlungsschaltungen 44 und 44' auch den in 2 gezeigten Magnetkern verwenden, um die in 1 und 2 gezeigte magnetische Komponente zu bilden, das heißt die erste Primärwicklung N1 des Transformators T1 einer Umwandlungsschaltung 44 ist um zwei beliebige Kernsäulen M13 (zum Beispiel die erste und zweite Kernsäule) des in 2 gezeigten Magnetkerns gewickelt, so dass die Kernsäulen M13, die von der ersten Primärwicklung N1 des Transformators T1 der einen Umwandlungsschaltung 44 gewickelten sind, und die oberen und unteren Magnetkernabschnitte M11 und M12 einen ersten geschlossenen Magnetkreis bilden und die zweite Primärwicklung N2 des Transformators T2 der anderen Umwandlungsschaltung 44' ist um die verbleibenden beiden Kernsäulen M13 (zum Beispiel die dritte und vierte Kernsäule) gewickelt, so dass die Kernsäulen M13, die von der zweiten Primärwicklung N2 des Transformators T2 der anderen Umwandlungsschaltung 44' gewickelten sind, und die oberen und unteren Magnetkernabschnitte M11 und M12 einen zweiten geschlossenen Magnetkreis bilden.
  • Zusätzlich werden die beiden ersten Sekundärwicklungen S1 des Transformators T1 der einen Umwandlungsschaltung 44 separat um die entsprechenden Kernsäulen M13 gewickelt (zum Beispiel wird eine erste Sekundärwicklung S1 um die erste Kernsäule und die andere erste Sekundärwicklung S1 um die zweite Kernsäule gewickelt), und die beiden zweiten Sekundärwicklungen S2 des Transformators T2 der anderen Umwandlungsschaltung 44' werden ebenfalls separat um die entsprechenden restlichen Kernsäulen M13 gewickelt (zum Beispiel wird eine zweite Sekundärwicklung S2 um die dritte Kernsäule und die andere zweite Sekundärwicklung S2 um die vierte Kernsäule gewickelt). Weiterhin erlauben die Wicklungsart der ersten Primärwicklung N1 des Transformators T1 der Umwandlungsschaltung 44 und die Wicklungsart der zweiten Primärwicklung N2 des Transformators T2 der anderen Umwandlungsschaltung 44', dass AC-Flüsse auf zwei beliebigen benachbarten Kernsäulen M13 in Richtung entgegengesetzt oder um 180° phasenverschoben sind.
  • In der obiger Ausführungsform können die Eingangsanschlüsse der beiden Umwandlungsschaltungen 44 und 44' in Reihe geschaltet werden. Die Wechselrichterschaltungen 46 und 46' können, sind aber nicht darauf beschränkt, In-Phase-Wechselrichterschaltungen sein, und sie können um 180° phasenverschobene Wechselrichterschaltungen sein. Wenn die beiden Umwandlungsschaltungen 44 und 44' in Phase sind, erlaubt die Wicklungsart der Primärwicklungen N1 und N2 der beiden Transformatoren T1 und T2 der beiden Umwandlungsschaltungen 44 und 44', dass die AC-Flüsse auf zwei beliebigen benachbarten Kernsäulen M13 in Richtung entgegengesetzt sind, so dass die AC-Flüsse der oberen und unteren Magnetkernabschnitte M11 und M12 aufgehoben und reduziert werden können. Wenn die beiden Umwandlungsschaltungen 44 und 44' um 180° phasenverschoben sind, ermöglicht die Wicklungsart der Primärwicklungen N1 und N2 der beiden Transformatoren T1 und T2 der beiden Umwandlungsschaltungen 44 und 44', dass die AC-Flüsse auf zwei beliebigen benachbarten Kernsäulen M13 um 180° phasenverschoben sind, so dass die AC-Flüsse der oberen und unteren Magnetkernabschnitte M11 und M12 jeweils aufgehoben und reduziert werden können. Als Ergebnis ist eine Summe aus einem AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb der einzelnen Kernsäule des ersten geschlossenen Magnetkreises und einem AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb der einzelnen Kernsäule des zweiten geschlossenen Magnetkreises größer als ein AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb des oberen Magnetkernabschnitts M11 und auch größer als ein AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb des unteren Magnetkernabschnitts M12.
  • In einigen Ausführungsformen sind ein oberer Schalter in einem Brückenarm der Wechselrichterschaltung 46 und ein oberer Schalter in einem Brückenarm der Wechselrichterschaltung 46' um 180° phasenverschoben, so dass eine Spannung VA zwischen einer Mitte des Brückenarms der Wechselrichterschaltung 46 und einem negativen Eingangsanschluss 41 und eine Spannung VB zwischen einer Mitte des Brückenarms der Wechselrichterschaltung 46' und dem negativen Eingangsanschluss 41 in Sprungrichtung entgegengesetzt oder um 180° phasenverschoben sind (wie in 7 dargestellt), um eine bessere EMI-Leistung zu erhalten. Ein Gleichtaktstrom ips wird durch die Spannung VA in der Mitte des Brückenarms der Wechselrichterschaltung 46 durch einen parasitären Kondensator Cps zwischen der Primär- und der Sekundärspule des Transformators T1 gebildet, und ein Gleichtaktstrom ips' wird durch die Spannung VB in der Mitte des Brückenarms der Wechselrichterschaltung 46' durch einen parasitären Kondensator Cps' zwischen der Primär- und der Sekundärspule des Transformators T2 gebildet. Dadurch sind der Gleichtaktstrom ips und der Gleichtaktstrom ips' in Richtung entgegengesetzt oder um 180° phasenverschoben und Gleichtaktgeräusche werden aufgehoben. So kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 4 direkt eine bessere EMI-Leistung erzielen, indem die oberen Schalter in den Brückenarmen der beiden Umwandlungsschaltungen 44 und 44' um 180° phasenverschoben sind, ohne zusätzlich EMI-Filter hinzuzufügen, und so den Vorteil der Reduzierung der Produktionskosten erzielen.
  • Dieses Konzept der Gleichtaktaufhebung kann nicht nur auf zwei Eingangs-Reihen-Wandler angewendet werden, sondern auch auf zwei Eingangs-Parallel-Wandler, und Details sind in 8 dargestellt. Da die Eingänge der beiden Wandler parallel sind, sind in 9 Wellenformen einer Spannung VA zwischen einer Mitte des Brückenarms der Wechselrichterschaltung 46 und einem negativen Eingangsanschluss 41 und einer Spannung VB zwischen einer Mitte des Brückenarms der Wechselrichterschaltung 46' und einem negativen Eingangsanschluss 41 dargestellt; ein Unterschied zu 7 ist, dass die Spannung VA keine DC-Vorspannung Vin/2 hat. Spannung VA und Spannung VB sind in Sprungrichtung entgegengesetzt oder um 180° phasenverschoben, der Gleichtaktstrom ips, der durch die Spannung VA durch den primären sekundären parasitären Kondensator Cps des Transformators T1 gebildet wird, und der Gleichtaktstrom ips', der durch die Spannung VB durch den primären sekundären parasitären Kondensator Cps' des Transformators T2 gebildet wird, sind in Richtung entgegengesetzt oder um 180° phasenverschoben, und die Gleichtaktgeräusche werden aufgehoben.
  • Natürlich sind die beiden oben genannten Umwandlungsschaltungen 44 und 44' nicht auf die Schaltungsarchitektur der Resonanz-Umwandlungsschaltung beschränkt, und in anderen Ausführungsformen können die beiden Umwandlungsschaltungen jeweils eine PWM-Umwandlungsschaltung sein.
  • Siehe 10, die eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in der sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 10 dargestellt, ist die Schaltungsarchitektur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 5 in dieser Ausführungsform ähnlich derjenigen der Leistungsumwandlungsvorrichtung 4 in 6, so dass die gleichen Zeichen verwendet werden, um eine ähnliche Struktur und Funktionsweise der Schaltung darzustellen, und die Details werden hier nicht beschrieben. Ein Unterschied zwischen der Leistungsumwandlungsvorrichtung 5 dieser Ausführungsform und der in 6 gezeigten Leistungsumwandlungsvorrichtung 4 besteht darin, dass zwei Resonanzinduktoren (ein erster und zweiter Resonanzinduktor) Lr in zwei Resonanzkreisen 47 und 47' der Leistungsumwandlungsvorrichtung 5 in dieser Ausführungsform sich den oberen und unteren Magnetkernabschnitt gemeinsam teilen, und tatsächlich können die beiden Resonanzinduktoren Lr auch den in 2 gezeigten Magnetkern zur Bildung der magnetischen Komponente verwenden, das heißt die magnetische Komponente umfasst den in 2 gezeigten Magnetkern, die erste Wicklung des Resonanzinduktors Lr des Resonanzkreises 47 und die zweite Wicklung des Resonanzinduktors Lr des Resonanzkreises 17'.
  • Die erste Wicklung des Resonanzinduktors Lr des Resonanzkreises 17 ist um zwei beliebige Kernsäulen M13 (zum Beispiel die erste und zweite Kernsäule) des Magnetkerns gewickelt, so dass die Kernsäulen M13, die durch die erste Wicklung des Resonanzinduktors Lr des Resonanzkreises 17 gewickelt sind, und die oberen und unteren Magnetkernabschnitte M11 und M12 einen ersten geschlossenen Magnetkreis bilden, und die zweite Wicklung des Resonanzinduktors Lr des Resonanzkreises 17' ist um die verbleibenden zwei Kernsäulen M13 (zum Beispiel die dritte und vierte Kernsäule) gewickelt, so dass die Kernsäulen M13, die durch die zweite Wicklung des Resonanzinduktors Lr des Resonanzkreises 47' gewickelt sind, und die oberen und unteren Magnetkernabschnitte M11 und M12 einen zweiten geschlossenen Magnetkreis bilden. Zusätzlich ermöglicht eine Wicklungsart der ersten Wicklung des Resonanzinduktors Lr des Resonanzkreises 47 und der zweiten Wicklung des Resonanzinduktors Lr des Resonanzkreises 47' auf die Kernsäulen M13 des Magnetkerns, dass AC-Flüsse auf zwei beliebigen benachbarten Kernsäulen M13 in Richtung entgegengesetzt oder um 180° phasenverschoben sind. Weiterhin ist eine Summe aus einem AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb der einzelnen Kernsäule des ersten geschlossenen Magnetkreises und einem AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb der einzelnen Kernsäule des zweiten geschlossenen Magnetkreises größer als ein AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb des oberen Magnetkernabschnitts M11 und auch größer als ein AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb des unteren Magnetkernabschnitts M12.
  • Siehe 11, die eine schematische Darstellung einer Schaltungsstruktur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung in der siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 11 dargestellt, ist die Schaltungsarchitektur einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 6 in dieser Ausführungsform ähnlich der Leistungsumwandlungsvorrichtung 4 in 6, so dass die gleichen Zeichen für eine ähnliche Struktur und Funktionsweise der Schaltung verwendet und die Details hier nicht beschrieben werden. Zum Vergleich ist die Schaltungsstruktur der Wechselrichterschaltungen 46 und 46' der in 6 gezeigten Leistungsumwandlungsvorrichtung 4 eine Halbbrückenschaltungsarchitektur, die aus zwei in Reihe geschalteten Schalterkomponenten besteht, wahrend die Schaltungsstruktur der Wechselrichterschaltungen 48 und 46' der Leistungsumwandlungsvorrichtung 6 in dieser Ausführungsform eine Halbbrücken-Dreistufen-Schaltungsarchitektur ist, die aus vier in Reihe geschalteten Schalterkomponenten besteht.
  • Wie bekannt ist, kann das Konzept der magnetischen Komponente in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um zwei magnetische Komponenten (eine erste und zweite magnetische Komponente) zu bilden, wie zum Beispiel zwei Transformatoren oder zwei Induktoren. Wenn die magnetische Komponente zwei Induktoren mit dem obigen Konzept bildet, kann die magnetische Komponente, die aus den beiden Induktoren besteht, auch auf andere Leistungsumwandlungsvorrichtungen angewendet werden. Zum Beispie!, wie in 12 gezeigt, wenn eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 7 zwei Umwandlungsschaltungen umfasst (um die Erklärung zu erleichtern, werden die beiden Umwandlungsschaltungen der Leistungsumwandlungsvorrichtung 7 als erste und zweite Umwandiungsschaltung in den folgenden Teilinhalten bezeichnet), umfasst die erste Umwandlungsschaltung eine Aufwärtsschaltung mit einem Aufwärtsinduktor Lb, umfasst die zweite Umwandlungsschaltung eine Aufwärtsschaltung mit einem Aufwärtsinduktor Lb2, und die beiden Aufwärtsinduktoren der beiden Umwandlungsschaltung können mit dem Konzept der magnetischen Komponente in der vorliegenden Erfindung erreicht werden. Aber die Architektur der magnetischen Komponente wird hier nicht wiederholt. In der in 12 gezeigten Ausführungsform sind die Eingangsanschlüsse der ersten und zweiten Umwandlungsschaltung parallel geschaltet und die erste und zweite Umwandlungsschaltung können in Phase oder um 180° phasenverschoben sein.
  • In der obigen Ausführungsform umfasst die erste Umwandlungsschaltung den Aufwärtsinduktor Lb und eine Halbbrückenschaltschaltung 70, und die zweite Umwandlungsschaltung umfasst den Aufwärtsinduktor Lb2 und eine Halbbrückenschaltschaltung 71. Ein Anschluss des Aufwärtsinduktors Lb der ersten Umwandlungsschaltung empfängt die elektrische Eingangsenergie, und der andere Anschluss des Aufwärtsinduktors Lb der ersten Umwandlungsschaltung ist mit der Halbbrückenschaltschaltung 70 elektrisch verbunden. Ein Anschluss des Aufwärtsinduktors Lb2 der zweiten Umwandlungsschaltung nimmt die elektrische Eingangsenergie auf, und der andere Anschluss des Aufwärtsinduktors Lb2 der zweiten Umwandlungsschaltung ist mit der Halbbrückenschaltschaltung 71 elektrisch verbunden. Siehe weiter 13, die schematische Darstellungen einer Spannungs-Wellenform an einem Knoten, der den Aufwärtsinduktor Lb und die Schaltschaltung der ersten Umwandlungsschaltung elektrisch verbindet, einer Spannungs-Wellenform an einem Knoten, der den Aufwärtsinduktor Lb2 und die Schaltschaltung der zweiten Umwandlungsschaltung elektrisch verbindet, einer Flusswellenform der Kernsäulen, die durch die Wicklung der Aufwärtsspule Lb der ersten Umwandlungsschaltung gewickelt sind, einer Flusswellenform der Kernsäulen, die durch die Wicklung der Aufwärtsspule Lb2 der zweiten Umwandlungsschaltung gewickelt sind, und einer Flusswellenform der Magnetkernabschnitte (des oberen oder unteren Magnetkernabschnitts), die in 12 gezeigt werden, ist. Wie man der 13 entnehmen kann, wenn die Spannung VA am Knoten, der den Aufwärtsinduktor Lb und die Schaltschaltung 70 der ersten Umwandlungsschaltung elektrisch verbindet, und die Spannung VB am Knoten, der den Aufwärtsinduktor Lb2 und die Schaltschaltung 71 der zweiten Umwandlungsschaltung elektrisch verbindet, um 180° phasenverschoben sind, ermöglicht die Leistungsumwandlungsvorrichtung 7 dieser Ausführungsform einen um 180° phasenverschobenen magnetischen Fluss der Kernsäulen, die durch die Wicklung des Aufwärtsinduktors Lb der ersten Umwandlungsschaltung gewickelt sind, und der Kernsäulen, die durch die Wicklung des Aufwärtsinduktors Lb2 der zweiten Umwandlungsschaltung gewickelt sind. Auf diese Weise können die Magnetflüsse des oberen und unteren Magnetkernabschnitts M11 und M12 jeweils aufgehoben und reduziert werden, wodurch der Verlust des Magnetkerns reduziert wird. In anderen Ausführungsformen kann die obere erste Umwandlungsschaltung auch in eine Abwärtsschaltung mit einem Abwärtsinduktor geändert werden, und die zweite Umwandlungsschaltung kann auch in eine Abwärtsschaltung mit einem Abwärtsinduktor geändert werden.
  • Natürlich ist, wie in 14 gezeigt, wenn eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 8 eine erste Umwandlungsschaltung und eine zweite Umwandlungsschaltung umfasst, die erste Umwandlungsschaltung eine Totempol-Power-Factor-Correction (PFC) -Schaltungsarchitektur mit einem Induktor Lb, und die zweite Umwandlungsschaltung ist ebenfalls eine Totempol-PFC-Schaltungsarchitektur mit einem Induktor Lb2. Der Induktor Lb der ersten Umwandlungsschaltung und der Induktor Lb2 der zweiten Umwandlungsschaltung können auch mit dem Konzept der magnetischen Komponente in der vorliegenden Erfindung erreicht werden, aber die Architektur der magnetischen Komponente wird hier nicht wiederholt. In der in 14 dargestellten Ausführungsform sind ein Eingangsanschluss der ersten Umwandlungsschaltung und ein Eingangsanschluss der zweiten Umwandlungsschaltung parallel geschaltet. Außerdem können die erste und die zweite Umwandlungsschaltung weiter in Phase sein. Sie sind aber nicht darauf beschränkt und können auch um 180° phasenverschoben sein. Zusätzlich umfasst die erste Umwandlungsschaltung den Induktor Lb, eine Halbbrückenschaltschaltung 80 und eine Halbbrückenschaltschaltung 82 und die zweite Umwandlungsschaltung umfasst den Induktor Lb2, eine Halbbrückenschaltschaltung 81 und die Halbbrückenschaltschaltung 82.
  • Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vorliegende Erfindung eine magnetische Komponente und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung unter Verwendung der magnetischen Komponente vorsieht, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung bei der Durchführung der Umwandlung von elektrischer Eingangsenergie in elektrische Ausgangsenergie die Transformatoren der beiden Primärwicklungen verwendet, die in den Umwandlungsschaltungen parallel geschaltet sind, und die Sekundärwicklungen der Transformatoren an den Ausgangsanschlüssen über eine Gleichrichterbrücke parallel geschaltet sind. Da die Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung es ermöglicht, dass die Anzahl der Windungen der Primärwicklungen der beiden Transformatoren gleich ist und die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklungen der beiden Transformatoren gleich ist, und eine Abweichung der Induktivität zwischen den parallel geschalteten Primärwicklungen in einem Bereich von |Lm1-Lm2|/(Lm1+Lm2)<=30% kontrolliert wird, trägt jeder der Transformatoren die Hälfte der Leistung und eine Differenz des von jedem Transformator erzeugten Magnetisierungsstroms und eine Differenz des Magnetisierungsstromverlustes liegt innerhalb eines kontrollierten Bereichs. Auf diese Weise können die Wicklungsbreiten und -dicken der Wicklungen in den beiden Transformatoren in vernünftigen Grenzen kontrolliert werden, so dass parasitäre Widerstände und thermische Widerstände der Wicklungen in den beiden Transformatoren wirksam reduziert werden. Da die beiden Kernsäulen, die mit dem oberen und unteren Magnetkernabschnitt der vorliegenden Erfindung zusammenwirken, tatsächlich eine mit einem U-Kern ähnliche Struktur bilden, kann der vier Kernsäulen umfassende Magnetkern als eine Kombination mehrerer U-Kerne betrachtet werden, so dass, wenn die um den Magnetteil der vorliegenden Erfindung gewickelte Wicklung eine PCB-Spule ist, die Grundfläche der PCB-Spule verringert werden kann. Da die magnetische Komponente der vorliegenden Erfindung als eine Kombination mehrerer U-Kerne angesehen werden kann, ist die Wärmeabfuhr der Wicklung auf die magnetische Komponente besser. Da der Magnetkern der magnetischen Komponente in der vorliegenden Erfindung als eine Vielzahl von U-Kernen angesehen werden kann, die sich den oberen und unteren Magnetkernabschnitt gemeinsam teilen, im Vergleich zur Verwendung einer Vielzahl von unabhängigen und nicht miteinander verbundenen U-Kernen, nehmen die Querschnittsflächen der oberen und unteren Magnetkernabschnitte in der vorliegenden Erfindung zu, und die AC-Flüsse in den oberen und unteren Magnetkernabschnitten nehmen ab, so dass der Verlust der oberen und unteren Magnetkernabschnitte verringert werden kann und die Effizienz der Leistungsumwandlungsvorrichtung in der vorliegenden Erfindung verbessert wird. Da die AC-Flüsse auf zwei beliebigen benachbarten Kernsäulen des Magnetkerns in der vorliegenden Erfindung in Richtung entgegengesetzt (oder um 180° phasenverschoben) sind, kann eine Größe der AC-Flüsse des oberen und unteren Magnetkernabschnitts weiter verringert werden. Auf diese Weise kann der Verlust des oberen und unteren Magnetkernabschnitts weiter reduziert und der Wirkungsgrad der Leistungsumwandlungsvorrichtung in der vorliegenden Erfindung weiter verbessert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Leistungsumwandlungsvorrichtung
    2
    Leistungsumwandlungsvorrichtung
    3
    Leistungsumwandlungsvorrichtung
    4
    Leistungsumwandlungsvorrichtung
    5
    Leistungsumwandlungsvorrichtung
    6
    Leistungsumwandlungsvorrichtung
    7
    Leistungsumwandlungsvorrichtung
    8
    Leistungsumwandlungsvorrichtung
    10
    Positiver Eingangsanschluss
    11
    Negativer Eingangsanschluss
    12
    Positiver Ausgangsanschluss
    13
    Negativer Ausgangsanschluss
    14
    Umwandlungsschaltung
    15
    Eingangsfilterschaltung
    16
    Wechselrichterschaltung
    17
    Resonanzkreis
    18
    Gleichrichterschaltung
    19
    Ausgangsfilterschaltung
    20
    PCB-Spule
    21
    Erstes Durchgangsloch
    22
    PCB-Spule
    23
    Zweites Durchgangsloch
    40
    Positiver Eingangsanschluss
    41
    Negativer Eingangsanschluss
    42
    Positiver Ausgangsanschluss
    43
    Negativer Ausgangsanschluss
    44
    Umwandlungsschaltung
    44'
    Umwandlungsschaltung
    45
    Eingangsfilterschaltung
    45'
    Eingangsfilterschaltung
    46
    Wechselrichterschaltung
    46'
    Wechselrichterschaltung
    47
    Resonanzkreis
    47'
    Resonanzkreis
    48
    Gleichrichterschaltung
    48'
    Gleichrichterschaltung
    49
    Ausgangsfilterschaltung
    49'
    Ausgangsfilterschaltung
    70
    Schaltschaltung
    71
    Schaltschaltung
    80
    Halbbrückenschaltschaltung
    81
    Halbbrückenschaltschaltung
    82
    Halbbrückenschaltschaltung
    Cps
    Parasitärer Kondensator
    Cps'
    Parasitärer Kondensator
    Cr
    Resonanzkondensator
    Cr2
    Resonanzkondensator
    ips
    Gleichtaktstrom
    ips'
    Gleichtaktstrom
    Lb
    Aufwärtsinduktor
    Lb2
    Aufwärtsinduktor
    Lr
    Resonanzinduktor
    Lr1
    Resonanzinduktor
    Lr2
    Resonanzinduktor
    M
    Magnetische Komponente
    M11
    Oberer Magnetkernabschnitt
    M12
    Unterer Magnetkernabschnitt
    M13
    Kernsäule
    M130
    Obere Säule
    M131
    Untere Säule
    N1
    Erste Primärwicklung
    N11
    Erste Spule
    N12
    Zweite Spule
    N2
    Zweite Primärwicklung
    N21
    Dritte Spule
    N22
    Vierte Spule
    S1
    Erste Sekundärwicklung
    S2
    Zweite Sekundärwicklung
    T1
    Transformator
    T2
    Transformator
    VA
    Spannung
    VB
    Spannung

Claims (10)

  1. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: mindestens einen Resonanzkreis (17), der mindestens einen Resonanzinduktor (Lr) und mindestens einem Resonanzkondensator (Cr) umfasst; einen ersten Transformator (T1), der eine erste Primärwicklung (N1), die mit dem Resonanzkreis (17) elektrisch verbunden ist, und mindestens eine erste Sekundärwicklung (S1) umfasst; und einen zweiten Transformator (T2), der eine zweite Primärwicklung (N2), die elektrisch mit dem Resonanzkreis (17) verbunden ist, und mindestens eine zweite Sekundärwicklung (S2) umfasst, wobei die zweite Primärwicklung (N2) und die erste Primärwicklung (N1) parallel geschaltet sind und die gleiche Anzahl von Spulenwindungen aufweisen und die Anzahl von Spulenwindungen der zweiten Sekundärwicklung (S2) gleich derjenigen der ersten Sekundärwicklung (S1) ist; wobei eine Abweichung der Induktivität zwischen der ersten Primärwicklung (N1) und der zweiten Primärwicklung (N2) |Lm1-Lm2|/(Lm1+Lm2)<=30% entspricht, wobei Lm1 die Induktivität der ersten Primärwicklung (N1) und Lm2 die Induktivität der zweiten Primärwicklung (N2) ist.
  2. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Sekundärwicklung (S1; S2) elektrisch mit einer entsprechenden Gleichrichterschaltung (18) verbunden sind und über die entsprechende Gleichrichterschaltung (18) parallel zu einer Last geschaltet sind.
  3. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Transformator (T1; T2) aus einer ersten magnetischen Komponente (M) gebildet sind, wobei die erste magnetische Komponente (M) umfasst: einen ersten Magnetkern mit einem ersten oberen Magnetkernabschnitt (M11), einem ersten unteren Magnetkernabschnitt (M12) und vier ersten Kernsäulen (M13), die sich den ersten oberen und unteren Magnetkernabschnitt (M11; M12) gemeinsam teilen und zwischen dem ersten oberen und unteren Magnetkernabschnitt (M11; M12) angeordnet sind, wobei jede der ersten Kernsäulen (M13) durch die erste Sekundärwicklung (S1) oder die zweite Sekundärwicklung (S2) gewickelt ist; wobei die erste Primärwicklung (N1) um zwei der vier ersten Kernsäulen (M13) gewickelt ist, so dass ein erster geschlossener Magnetkreis zwischen den beiden ersten Kernsäulen (M13), die durch die erste Primärwicklung (N1) gewickelten sind, und dem ersten oberen und unteren Magnetkernabschnitt (M11; M12) gebildet wird; und die zweite Primärwicklung (N2) um die verbleibenden zwei der vier ersten Kernsäulen (M13) gewickelt ist, so dass ein zweiter geschlossener Magnetkreis zwischen den beiden ersten Kernsäulen, die durch die zweite Primärwicklung (N2) gewickelten sind, und dem ersten oberen und unteren Magnetkernabschnitt (M11; M12) gebildet wird; wobei eine Summe aus einem AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb der einzelnen ersten Kernsäule (M13) des ersten geschlossenen Magnetkreises und einem AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb der einzelnen ersten Kernsäule (M13) des zweiten geschlossenen Magnetkreises größer als ein AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb des oberen Magnetkernabschnitts (M11) ist und auch größer als ein AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb des unteren Magnetkernabschnitts (M12) ist.
  4. Leistungsumwandlungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzkreis (17) zwei Resonanzinduktoren (Lr1; Lr2) umfasst, die ein erster Resonanzinduktor (Lr1) und ein zweiter Resonanzinduktor (Lr2) sind, und der erste Resonanzinduktor (Lr1) und der zweite Resonanzinduktor (Lr2) parallel geschaltet sind.
  5. Leistungsumwandlungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzkreis (17) zwei Resonanzinduktoren (Lr1; Lr2) umfasst, die ein erster Resonanzinduktor (Lr1) und ein zweiter Resonanzinduktor (Lr2) sind, und der erste Resonanzinduktor (Lr1) und der zweite Resonanzinduktor (Lr2) indirekt in Reihe geschaltet sind.
  6. Leistungsumwandlungsvorrichtung (2) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Resonanzinduktor (Lr1) und der zweite Resonanzinduktor (Lr2) aus einer zweiten magnetischen Komponente (M) gebildet sind, umfassend: einen zweiten Magnetkern mit einem zweiten oberen Magnetkernabschnitt (M11), einem zweiten unteren Magnetkernabschnitt (M12) und vier zweiten Kernsäulen (M13), die sich den zweiten oberen und unteren Magnetkernabschnitt (M11; M12) gemeinsam teilen und zwischen dem zweiten oberen und unteren Magnetkernabschnitt (M11; M12) angeordnet sind; eine erste Wicklung des ersten Resonanzinduktors (Lr1), die um zwei der vier zweiten Kernsäulen (M13) gewickelt ist, so dass ein dritter geschlossener Magnetkreis zwischen den beiden zweiten Kernsäulen (M13), die durch die erste Wicklung gewickelten sind, und dem zweiten oberen und unteren Magnetkernabschnitt (M11; M12) gebildet wird; und eine zweite Wicklung des zweiten Resonanzinduktors (Lr2), die um die verbleibenden zwei der vier zweiten Kernsäulen (M13) gewickelt ist, so dass ein vierter geschlossener Magnetkreis zwischen den beiden zweiten Kernsäulen, die durch die zweite Wicklung gewickelten sind, und dem zweiten oberen und unteren Magnetkernabschnitt (M11; M12) gebildet wird; wobei eine Summe aus einem AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb der einzelnen zweiten Kernsäule (M13) des dritten geschlossenen Magnetkreises und einem AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb der einzelnen zweiten Kernsäule (M13) des vierten geschlossenen Magnetkreises größer als ein AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb des zweiten oberen Magnetkernabschnitts (M11) ist und auch größer als ein AC-Fluss-Spitzenwert innerhalb des zweiten unteren Magnetkernabschnitts (M12) ist.
  7. Leistungsumwandlungsvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzkreis (17) zwei Resonanzkondensatoren (Cr; Cr2) umfasst, die ein erster Resonanzkondensator (Cr) und ein zweiter Resonanzkondensator (Cr2) sind, wobei der erste Resonanzkondensator (Cr) mit der parallel geschalteten ersten und zweiten Primärwicklung (N1; N2) in Reihe geschaltet ist und der zweite Resonanzkondensator (Cr2) zwischen zwei Knoten der parallel geschalteten ersten und zweiten Primärwicklung (N1; N2) elektrisch verbunden ist.
  8. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Kernsäulen (M13) aus oberen Säulen (M130) gebildet ist, die sich vertikal von einer ersten Oberfläche des oberen Magnetkernabschnitts (M11) nach unten erstrecken, und unteren Säulen (M131), die sich vertikal von einer zweiten Oberfläche nach oben erstrecken, die der ersten Oberfläche in dem unteren Magnetkernabschnitt (M12) gegenüberliegt, und eine Position jeder der unteren Säulen (M131) einer Position der oberen Säule (M130) entspricht.
  9. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Spulenwindungen der ersten und zweiten Primärwicklungen (N1; N2) nach dem Parallelschalten eine ungerade Zahl ist.
  10. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) eine Umwandlungsschaltung (14) umfasst, die den Resonanzkreis (17), den ersten Transformator (T1), den zweiten Transformator (T2) und mindestens eine Gleichrichterschaltung (18) umfasst.
DE102018213057.4A 2017-08-03 2018-08-03 Leistungsumwandlungsvorrichtung Ceased DE102018213057A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710657656.4 2017-08-03
CN201710657656.4A CN109391156B (zh) 2017-08-03 2017-08-03 电源转换装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018213057A1 true DE102018213057A1 (de) 2019-02-07

Family

ID=65020192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018213057.4A Ceased DE102018213057A1 (de) 2017-08-03 2018-08-03 Leistungsumwandlungsvorrichtung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10283261B2 (de)
JP (1) JP2019030219A (de)
CN (1) CN109391156B (de)
DE (1) DE102018213057A1 (de)
TW (1) TWI675534B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113007883A (zh) * 2021-03-02 2021-06-22 珠海拓芯科技有限公司 一种抗干扰装置、电子设备以及空调

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11206060B2 (en) * 2017-09-21 2021-12-21 Enphase Energy, Inc. Apparatus for communicating across an isolation barrier
US10790081B2 (en) * 2018-05-21 2020-09-29 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Interleaved converters with integrated magnetics
US10873265B2 (en) 2018-06-12 2020-12-22 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Bidirectional three-phase direct current (DC)/DC converters
US11482924B2 (en) * 2018-07-26 2022-10-25 Analog Devices International Unlimited Company Power isolator exhibiting low electromagnetic interference
CN109686538B (zh) * 2018-12-11 2020-07-28 华为技术有限公司 一种变压器以及电源
US11694832B2 (en) 2019-02-01 2023-07-04 Raytheon Company High voltage high frequency transformer
US10742123B1 (en) * 2019-03-05 2020-08-11 Astec International Limited Low common mode noise transformers and switch-mode DC-DC power converters
TWI734125B (zh) 2019-06-17 2021-07-21 國立臺灣科技大學 變壓器及包括其之串聯諧振式轉換器
TWI745729B (zh) * 2019-08-02 2021-11-11 海韻電子工業股份有限公司 全橋式諧振轉換電路
US11205963B2 (en) 2019-09-18 2021-12-21 Delta Electronics, Inc. Multiphase buck converter with extended duty cycle range using multiple bootstrap capacitors
US11532428B2 (en) 2019-09-18 2022-12-20 Delta Electronics, Inc. Power conversion system and magnetic component thereof
US11309878B2 (en) 2019-09-18 2022-04-19 Delta Electronics, Inc. Power conversion system
US11205958B2 (en) 2019-09-18 2021-12-21 Delta Electronics, Inc. Power conversion system
EP3796529B1 (de) * 2019-09-20 2023-12-27 ABB Schweiz AG Redundanz einer resonanten umsetzerstufe durch frequenzanpassung
EP3796528B1 (de) * 2019-09-20 2023-12-27 ABB Schweiz AG Stromausgleich in leistungshalbleitern eines gleichstromwandlers
CN112104202A (zh) * 2020-02-27 2020-12-18 台达电子工业股份有限公司 电源模块
CN111478587A (zh) * 2020-05-11 2020-07-31 杭州富特科技股份有限公司 双向直流直流转换电路、车载充电机、系统及交通工具
EP3934084A1 (de) 2020-06-30 2022-01-05 Delta Electronics, Inc. Gleichspannungsresonanzwandler und steuerungsverfahren dafür
TWI747508B (zh) * 2020-09-17 2021-11-21 群光電能科技股份有限公司 平板繞組變壓器
US11496056B2 (en) 2021-03-10 2022-11-08 Excelsys Technologies Ltd. Parallel branched resonant converter
US11750091B2 (en) * 2021-04-15 2023-09-05 Excelsys Technologies Ltd. Resonant converter

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3579093A (en) * 1969-10-29 1971-05-18 Sylvania Electric Prod Variable mutual coupling circuit employing transformers in an inductive balanced configuration
US5499056A (en) * 1994-08-08 1996-03-12 Thomson Consumer Electronics, Inc. Bandswitchable double tuned RF circuit with balanced secondary
US5684678A (en) * 1995-12-08 1997-11-04 Delco Electronics Corp. Resonant converter with controlled inductor
JPH09322533A (ja) * 1996-05-30 1997-12-12 Sanken Electric Co Ltd 共振型スイッチング電源装置
JP3463280B2 (ja) * 1998-03-30 2003-11-05 Ｔｄｋ株式会社 スイッチング電源
JP2001230120A (ja) * 2000-02-18 2001-08-24 Hitachi Ferrite Electronics Ltd 四脚磁心及び該四脚磁心を用いたコモンモード、ノーマルモードを備えたハイブリッドチョークコイル
TW200702828A (en) * 2005-07-01 2007-01-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Multi-lamp driving system
JP4910525B2 (ja) * 2006-07-11 2012-04-04 サンケン電気株式会社 共振型スイッチング電源装置
TWI324435B (en) * 2006-12-29 2010-05-01 Innolux Display Corp Inverter circuit
EP2019481A1 (de) * 2007-07-25 2009-01-28 Danmarks Tekniske Universitet Getakteter DC/DC-Wandler mit mehreren Leistungsumwandlern
TWM353372U (en) * 2008-11-07 2009-03-21 Darfon Electronics Corp Multi-lamp backlight apparatus and transformer thereof
TWI440293B (zh) * 2010-11-05 2014-06-01 Univ Nat Cheng Kung 具漏感能量回收之錯相返馳式轉換裝置
CN202818111U (zh) * 2012-06-14 2013-03-20 山东电力集团公司 一种升压型llc谐振变换器
EP3330981B1 (de) * 2014-12-03 2020-04-29 Mitsubishi Electric Corporation Dualmodus-drosselspule und hochfrequenzfilter mit verwendung davon sowie bordeigene motorintegrierte elektrische servolenkung und bordeigene ladevorrichtung
JP2016208630A (ja) * 2015-04-21 2016-12-08 岩崎電気株式会社 充電装置
CN106341049A (zh) * 2016-10-27 2017-01-18 深圳市优优绿能电气有限公司 一种输出高压llc谐振变换器
CN106712529A (zh) * 2017-01-17 2017-05-24 浙江大学 一种基于GaN的高效率高功率密度隔离DC‑DC变换电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113007883A (zh) * 2021-03-02 2021-06-22 珠海拓芯科技有限公司 一种抗干扰装置、电子设备以及空调
CN113007883B (zh) * 2021-03-02 2022-04-19 珠海拓芯科技有限公司 一种抗干扰装置、电子设备以及空调

Also Published As

Publication number Publication date
CN109391156B (zh) 2020-09-04
US10283261B2 (en) 2019-05-07
JP2019030219A (ja) 2019-02-21
TWI675534B (zh) 2019-10-21
TW201911721A (zh) 2019-03-16
US20190043661A1 (en) 2019-02-07
CN109391156A (zh) 2019-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018213057A1 (de) Leistungsumwandlungsvorrichtung
DE102018213055A1 (de) Magnetische Komponente und diese verwendende Leistungsumwandlungsvorrichtung
DE112016005167T5 (de) Magnetkomponenten-anordnung und energie-umwandlungseinrichtung, die die magnetkomponenten-anordnung verwendet
DE102006014608B4 (de) Filterschaltung und Spannungsversorgungseinheit
DE102006014603B4 (de) Magnetisches Element und Energieversorgung
DE112015005094T5 (de) Abwärtswandler vom isoliertyp
DE102009003891A1 (de) Transformator mit einer primärer Wicklung mit mehreren Segmenten und einer sekundären Wicklung mit mehreren Windungen für ein Leistungsverstärkersystem
DE202004021669U1 (de) DC/DC Konverter mit einem Hochfrequenz-Zickzack-Umformer
DE112005000013T5 (de) Schaltstromversorgungsvorrichtung
DE102013105791A1 (de) Schaltnetzteil und ein Zweiphasen-DC-DC-Wandler
DE102019135066A1 (de) Integriertes magnetisches bauelement und gleichspannungswandler
DE112015005606T5 (de) Abwärtswandler vom Isoliertyp
DE102016201258A1 (de) Elektrischer Spannungswandler mit mehreren Speicherdrosseln
EP2945257B1 (de) Symmetrieren von elektrischen Spannungen an elektrischen Kondensatoren in einer Reihenschaltung
DE102018206388A1 (de) DC/DC-Wandler
DE112016001433B4 (de) Abwärtswandlungs-Umrichter vom Isoliertyp
EP2817873B1 (de) Multiphasenwandler
EP2865087B1 (de) Parallele wechselrichter an einer drossel
DE102014117551B4 (de) Mehrfachdrossel und Leistungswandler mit einer Mehrfachdrossel
DE102017223861A1 (de) Starten eines Dreiphasen-Multiport-Active-Bridge-Gleichspannungswandlers
EP3360241B1 (de) Gleichspannungswandler und verfahren zum betrieb eines gleichspannungswandlers
DE102012106611A1 (de) DC-DC-Wandler
DE112017002095T5 (de) Aufwärtswandler vom Isoliertyp
EP2262087A1 (de) Wandlerschaltung mit einem Umrichter
AT413912B (de) Vorrichtung zur umwandlung einer unipolaren eingangsspannung in zwei symmetrische, unipolare spannungen mit gekoppelter wandlerspule

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final