用于諧振轉(zhuǎn)換器的柵驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種諧振轉(zhuǎn)換器，以及在特定實(shí)施例中，涉及一種諧振轉(zhuǎn)換器的無(wú)損柵驅(qū)動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]電信網(wǎng)絡(luò)電源系統(tǒng)通常包括用于將AC公用設(shè)施管線的電源轉(zhuǎn)換為48VDC配電總線的AC-DC級(jí)和將所述48V DC配電總線轉(zhuǎn)換為用于所有類型電信負(fù)載的多個(gè)電壓電平的DC-DC級(jí)。這兩級(jí)可以包括隔離的DC-DC轉(zhuǎn)換器。可以通過(guò)不同的功率拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)隔離的DC-DC轉(zhuǎn)換器，例如反激轉(zhuǎn)換器、正激轉(zhuǎn)換器、半橋轉(zhuǎn)換器、全橋轉(zhuǎn)換器和電感-電感-電容(inductor-1nductor-capacitor，LLC)諧振轉(zhuǎn)換器等。
[0003]隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，總線轉(zhuǎn)換器已廣泛用于電信行業(yè)。總線電壓可以分為三類:從48V輸入DC電源轉(zhuǎn)換而來(lái)的12V總線電壓、從380V輸入DC電源轉(zhuǎn)換而來(lái)的48V總線電壓，以及從380V輸入DC電源轉(zhuǎn)換而來(lái)的12V總線電壓?？偩€轉(zhuǎn)換器不僅將輸入電壓從高電平轉(zhuǎn)換為低電平，而且通過(guò)磁性器件如轉(zhuǎn)換器等提供隔離。
[0004]中間總線電壓如12V可以充當(dāng)多個(gè)下行非隔離功率轉(zhuǎn)換器的輸入電源總線。所述下行非隔離功率轉(zhuǎn)換器可以作為如降壓轉(zhuǎn)換器的降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器、如升壓轉(zhuǎn)換器的升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器、線性調(diào)節(jié)器和/或它們的任一組合等加以實(shí)現(xiàn)。所述下行非隔離功率轉(zhuǎn)換器在嚴(yán)格的控制回路下運(yùn)行，使得將充分調(diào)節(jié)的輸出電壓饋入到它們各自的負(fù)載中。
[0005]隨著功耗變得愈發(fā)重要，需要有具備高功率密度和高效率的總線轉(zhuǎn)換器。由于LLC諧振轉(zhuǎn)換器能夠通過(guò)零電壓開(kāi)關(guān)和/或零電流開(kāi)關(guān)來(lái)減少開(kāi)關(guān)損耗，LLC諧振轉(zhuǎn)換器已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)高性能(如高功率密度和高效率)的首選。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]通過(guò)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供的用于電感-電感-電容(induetor-1nductor-capacit0r，LLC)諧振功率轉(zhuǎn)換器的無(wú)損柵驅(qū)動(dòng)電路，這些和其他問(wèn)題一般得到解決或避免，且通常實(shí)現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
[0007]根據(jù)一實(shí)施例，一種驅(qū)動(dòng)器，包括:耦合在偏置電壓和接地之間的橋，其中所述橋包括串聯(lián)且耦合在所述偏置電壓和接地之間的第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)，以及串聯(lián)且耦合在所述偏置電壓和接地之間的第三開(kāi)關(guān)和第四開(kāi)關(guān);耦合到所述橋的諧振器件，其中所述諧振器件包括固定電容、柵電容和磁化電感;耦合到所述諧振器件的轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器包括初級(jí)繞組和多個(gè)次級(jí)繞組。
[0008]根據(jù)另一實(shí)施例，一種系統(tǒng)，包括諧振轉(zhuǎn)換器，其中所述諧振轉(zhuǎn)換器包括:開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其包括串聯(lián)且耦合到輸入電源的第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)，以及串聯(lián)且耦合到所述輸入電源的第三開(kāi)關(guān)和第四開(kāi)關(guān);連接在所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)和轉(zhuǎn)換器原邊之間的諧振槽;耦合到所述轉(zhuǎn)換器副邊的整流器。
[0009]所述系統(tǒng)還包括耦合到所述諧振轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)器，其中所述驅(qū)動(dòng)器包括:耦合在偏置電壓和接地之間的橋，所述橋包括串聯(lián)且耦合在所述偏置電壓和接地之間的第一驅(qū)動(dòng)器開(kāi)關(guān)和第二驅(qū)動(dòng)器開(kāi)關(guān)，以及串聯(lián)且耦合在所述偏置電壓和接地之間的第三驅(qū)動(dòng)器開(kāi)關(guān)和第四驅(qū)動(dòng)器開(kāi)關(guān);耦合到所述橋的諧振器件，其中所述諧振器件包括固定電容、磁化電感以及所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)和所述整流器的柵電容;耦合到所述諧振器件的信號(hào)轉(zhuǎn)換器，其中所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器包括初級(jí)繞組和多個(gè)次級(jí)繞組。
[0010]根據(jù)又一實(shí)施例，一種方法，包括提供諧振轉(zhuǎn)換器，其中所述諧振轉(zhuǎn)換器包括:含第一高邊開(kāi)關(guān)、第二高邊開(kāi)關(guān)、第一低邊開(kāi)關(guān)和第二低邊開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò);耦合在所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)和轉(zhuǎn)換器之間的諧振槽;耦合到所述轉(zhuǎn)換器副邊的整流器。
[0011 ] 所述方法還包括:將驅(qū)動(dòng)器耦合到所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)和所述整流器，其中所述驅(qū)動(dòng)器包括耦合到所述整流器的第一繞組、耦合到所述第一高邊開(kāi)關(guān)的第二繞組，以及耦合到所述第二高邊開(kāi)關(guān)的第三繞組;檢測(cè)指示所述驅(qū)動(dòng)器軟開(kāi)關(guān)過(guò)程的信號(hào)；調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)器的諧振頻率直到所述驅(qū)動(dòng)器的諧振頻率和所述諧振轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率大致匹配。
[0012]本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)無(wú)損柵驅(qū)動(dòng)電路提高了LLC諧振轉(zhuǎn)換器的效率。
[0013]上述寬泛地概括了本發(fā)明實(shí)施例的特征和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以便能夠更好理解以下本發(fā)明詳細(xì)描述。下文將對(duì)本發(fā)明其他的特征和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行說(shuō)明，這也構(gòu)成了本發(fā)明權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所公開(kāi)的概念和特定實(shí)施例易被用作修改或設(shè)計(jì)其他實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明相同的目的的結(jié)構(gòu)或過(guò)程的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，這種等同構(gòu)造不脫離所附權(quán)利要求書(shū)所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0014]為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在參考下文結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，其中:
[0015]圖1為本發(fā)明各實(shí)施例提供的一種LLC諧振轉(zhuǎn)換器的框圖；
[0016]圖2為本發(fā)明各實(shí)施例提供的圖1示出的所述LLC諧振轉(zhuǎn)換器的示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明各實(shí)施例提供的圖2示出的所述驅(qū)動(dòng)器的第一種示例性實(shí)現(xiàn)方式；
[0018]圖4為本發(fā)明各實(shí)施例提供的圖2示出的所述驅(qū)動(dòng)器的第二種示例性實(shí)現(xiàn)方式；
[0019]圖5為本發(fā)明各實(shí)施例提供的圖2示出的所述驅(qū)動(dòng)器的第三種示例性實(shí)現(xiàn)方式；
[0020]圖6為本發(fā)明各實(shí)施例提供的圖2示出的所述驅(qū)動(dòng)器的第四種示例性實(shí)現(xiàn)方式；
[0021]圖7為本發(fā)明各實(shí)施例提供的圖2示出的所述驅(qū)動(dòng)器的第五種示例性實(shí)現(xiàn)方式；
[0022]圖8為本發(fā)明各實(shí)施例提供的圖2示出的所述驅(qū)動(dòng)器的第六種示例性實(shí)現(xiàn)方式；
[0023]圖9為本發(fā)明各實(shí)施例提供的具有最大效率點(diǎn)追蹤(maximumefficiency pointtracking，MEPT)控制機(jī)制的無(wú)損柵驅(qū)動(dòng)電路的示意圖；
[0024]圖10為本發(fā)明各實(shí)施例提供的圖9中所述無(wú)損柵驅(qū)動(dòng)電路的諧振過(guò)程檢測(cè)曲線圖；
[0025]圖11為本發(fā)明各實(shí)施例提供的圖9中所述無(wú)損柵驅(qū)動(dòng)電路的另一諧振過(guò)程檢測(cè)曲線圖；
[0026]圖12為本發(fā)明各實(shí)施例提供的圖9中所述無(wú)損柵驅(qū)動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)波形。
[0027]除非另有指示，否則不同圖中的對(duì)應(yīng)標(biāo)號(hào)和符號(hào)通常指代對(duì)應(yīng)部分。繪制各圖是為了清楚地說(shuō)明實(shí)施例的相關(guān)方面，因此未必是按比例繪制的。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下文將詳細(xì)論述當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的制作和使用。然而，應(yīng)了解，本發(fā)明提供可在各種具體上下文中體現(xiàn)的許多適用的發(fā)明性概念。所論述的具體實(shí)施例僅僅說(shuō)明用以實(shí)施和使用本發(fā)明的具體方式，而不限制本發(fā)明的范圍。
[0029]下面結(jié)合特定環(huán)境中的優(yōu)選實(shí)施例，即用于電感-電感-電容(inductor-1nductor-capacitor’LLC) 諧振轉(zhuǎn)換器的無(wú)損柵驅(qū)動(dòng)器 ，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述 。然而 ，本發(fā)明還可以應(yīng)用到各種諧振轉(zhuǎn)換器。以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明各實(shí)施例。
[0030]圖1為本發(fā)明各實(shí)施例提供的一種LLC諧振轉(zhuǎn)換器的框圖。所述LLC諧振轉(zhuǎn)換器200耦合在輸入DC電源101和負(fù)載111之間。所述輸入DC電源101可以是將公用設(shè)施管線電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓的電信電源?？蛇x地，所述輸入DC電源101可以是太陽(yáng)板陣列。此外，所述輸入DC電源101可以是蓄能器件，如充電電池和/或燃料電池等。所述負(fù)載111表示耦合到所述LLC諧振轉(zhuǎn)換器200的電路所消耗的功率?？蛇x地，所述負(fù)載111可以指耦合到所述LLC諧振轉(zhuǎn)換器200的輸出端的下行轉(zhuǎn)換器。
[0031]所述LLC諧振轉(zhuǎn)換器200可以包括開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)102、諧振槽104、轉(zhuǎn)換器112、整流器114和輸出濾波器116。如圖1所示，所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)102、所述諧振槽104、所述轉(zhuǎn)換器112、所述整流器114和所述輸出濾波器116之間相互耦合且在所述輸入DC電源101和所述負(fù)載111之間級(jí)聯(lián)。
[0032]根據(jù)一些實(shí)施例，所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)102可以包括全橋諧振轉(zhuǎn)換器的原邊開(kāi)關(guān)?？蛇x地，所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)102可以有其他橋轉(zhuǎn)換器如半橋諧振轉(zhuǎn)換器和推挽式諧振轉(zhuǎn)換器等的原邊開(kāi)關(guān)。以下結(jié)合圖2詳細(xì)描述所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)102的配置。
[0033]所述諧振槽104可以通過(guò)各種方式實(shí)現(xiàn)。例如，主諧振槽包括串聯(lián)諧振電感、并聯(lián)諧振電感和串聯(lián)諧振電容(分別如圖2所示)。
[0034]所述串聯(lián)諧振電感和所述并聯(lián)諧振電感可以作為外部電感實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到會(huì)有許多變化、可替代方案和修改。例如，所述串聯(lián)諧振電感可以作為所述轉(zhuǎn)換器112的漏電感加以實(shí)現(xiàn)。
[0035]總之，所述諧振槽104包括三個(gè)主要的諧振組件:所述串聯(lián)諧振電感、所述串聯(lián)諧振電容和所述并聯(lián)諧振電感。這種配置通常稱為L(zhǎng)LC諧振轉(zhuǎn)換器。根據(jù)所述LLC諧振轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行原理，在與所述諧振槽104的諧振頻率大約相等的開(kāi)關(guān)頻率上，所述諧振槽104有助于實(shí)現(xiàn)原邊開(kāi)關(guān)組件的零電壓開(kāi)關(guān)和副邊開(kāi)關(guān)組件的零電流開(kāi)關(guān)。
[0036]所述LLC諧振轉(zhuǎn)換器200還可以包括轉(zhuǎn)換器112、整流器114和輸出濾波器116。所述轉(zhuǎn)換器112提供所述LLC諧振轉(zhuǎn)換器200的原邊和副邊之間的電隔離。根據(jù)一實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)換器112可以由兩個(gè)轉(zhuǎn)換器繞組組成