[发明专利]电源转换系统

说明书

本公开提供一种电源转换系统，包含至少一电源转换电路，每一电源转换电路均包含输入、输出、至少一谐振电容及两个开关功率转换单元。谐振电容串联耦接于输入与输出之间。两个开关功率转换单元串联耦接于输入与输出之间，每一开关功率转换单元包含多个开关及绕组，多个开关相互串联耦接并依循开关周期进行周期性作动。于任一电源转换电路中，该两个绕组互为异名端的端子电连接于输出，且两个绕组形成变压器，通过控制多个开关的开通或关断而使谐振电容与谐振电感产生谐振。

技术领域

本公开涉及一种电源转换系统，特别涉及一种可实现开关的零电流关断及零电压开通的电源转换系统。

背景技术

于现有的非隔离型降压大电流输出DCDC变换器应用中，多采用并联的两相降压电路拓扑，请参阅图1及图2，图1示出了对称的可扩展占空比的两相降压电路拓扑，图2示出了非对称的可扩展占空比的两相降压电路拓扑。该两种电路拓扑均利用电容的存在，获得占空比翻倍的效果，从而大幅降低开关的电压应力和开关电流有效值，降低电感上的伏秒，大幅减小电感尺寸。且采用错相180度的信号来分别驱动每相降压电路的开关管，借此输出电压纹波频率翻倍，输出电压纹波被大幅度减小。

然而，由于图1及图2中的两种现有电路拓扑均为硬开关电路拓扑，存在DCDC变换器开关损耗大，开关频率低，功率变换密度无法进一步提升的问题。

因此，如何发展一种可改善上述现有技术的电源转换系统，实为目前迫切的需求。

发明内容

本公开的目的在于提供一种电源转换系统，通过控制开关的开通与关断而使谐振电容与谐振电感产生谐振，以实现开关的零电流关断及零电压开通，借此大幅降低开关损耗，并提升能量传输效率。

本公开的另一目的在于提供一种电源转换系统，对于大功率的应用，可采用多个电源转换电路交错并联的方式来增大电源转换系统的带载能力，其利用控制信号间的错相，以实现该多个电源转换电路的交错并联，并减小电源转换系统的输入侧及输出侧的电流纹波，同时可采用小体积的滤波器件，减小电源转换系统的尺寸。

为达上述目的，本公开提供一种电源转换系统，包含N个电源转换电路，其中N为大于或等于1的整数，每一电源转换电路均包含输入、输出、至少一谐振电容及两个级联的开关功率转换单元。输入用以接收输入电压。输出用以输出输出电压。两个开关功率转换单元耦接于输入与输出之间，其中每一开关功率转换单元包含多个开关及绕组，多个开关中的部分开关相互串联耦接于输入间，且该多个开关依循开关周期进行周期性作动，其中，于任一电源转换电路中，两个绕组的匝数相等，且两个绕组中互为异名端的端子电连接且耦接于输出，且两个绕组磁耦合形成变压器。谐振电容串联耦接于输入与输出之间，谐振电容具有直流电压，且直流电压正比于输入电压，在一个开关周期内，谐振电容随着该开关功率转换单元中对应的开关的开通和关断，同步存储能量以及同步将能量传递到输出，且谐振电容与谐振电感产生谐振，所产生的谐振具有谐振频率及谐振周期。

附图说明

图1及图2为现有可扩展占空比的两相降压电路的电路结构示意图。

图3为本公开第一优选实施例的电源转换电路的电路结构示意图。

图4为显示图3中的电流对应开关状态的变化的波形图，其中谐振周期等于开关周期。

图5A及图5B为图3的电源转换电路于开关周期中的不同时间段的简化电路结构示意图。

图6为显示图3中的电流对应开关状态的变化的波形图，其中谐振周期大于开关周期。

图7及图8为图3的电源转换电路的不同变化例的电路结构示意图。

图9为本公开第二优选实施例的电源转换电路的电路结构示意图。

图10为显示图9中的电流对应开关状态的变化的波形图。