專(zhuān)利名稱(chēng)：具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型有關(guān)一種三相電源供應(yīng)器，尤指一種具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器 的三相電源供應(yīng)器。
背景技術(shù)：
[0002]由于半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展日漸蓬勃，因此許多電子產(chǎn)品均朝輕、薄、短、小的趨勢(shì)發(fā)展。 傳統(tǒng)的線性電源供應(yīng)器(linear power supply)由于內(nèi)部有笨重的隔離變壓器及散熱片， 且效率又較低，因此逐漸地被淘汰。取而代之的則是能在高頻下操作，并且，具有體積小、重 量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)的切換式電源供應(yīng)器(switching power supply) 0[0003]一般切換式電源供應(yīng)器采用傳統(tǒng)硬式切換(hard switching)，若操作頻率增大 時(shí)，功率開(kāi)關(guān)組件在導(dǎo)通和截止時(shí)的切換損失也隨著增加。因此，使用硬式切換方法所產(chǎn)生 的熱損耗的問(wèn)題，不僅使轉(zhuǎn)換效率變低，也容易導(dǎo)致功率開(kāi)關(guān)組件壽命縮短，甚至?xí)黾蛹?裝散熱裝置所需要的體積與成本。此外，功率晶體切換動(dòng)作的非理想現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生電壓、電流 電涌，使電路組件的應(yīng)力增加，這也成為電磁干擾(EMI，electromagnetic interference) 的來(lái)源。[0004]為了克服高頻操作下所產(chǎn)生的問(wèn)題，柔性切換(soft switching)成為目前運(yùn) 用在各種電力電子產(chǎn)品上的一種技術(shù)。柔性切換技術(shù)一般可分為零電壓切換(ZVS，zero voltage switching)禾口零電、流切換(ZCS，zero current switching)兩種方式。零電壓切 換是在功率開(kāi)關(guān)組件欲導(dǎo)通的瞬時(shí)期間，先將功率開(kāi)關(guān)組件兩端跨壓降為零，接著再將功 率開(kāi)關(guān)組件導(dǎo)通。而零電流切換則是在功率開(kāi)關(guān)組件欲導(dǎo)通的瞬時(shí)期間，先將流過(guò)功率開(kāi) 關(guān)組件的電流降為零，接著再將功率開(kāi)關(guān)組件導(dǎo)通。不論是零電壓或是零電流切換，其目的 都是為了在切換瞬時(shí)期間，功率開(kāi)關(guān)組件兩端跨壓與流過(guò)電流的乘積為零，降低功率開(kāi)關(guān) 組件的切換損失，提高電路的效率，以減少功率開(kāi)關(guān)組件切換所帶來(lái)的噪聲干擾。但是，柔 性切換的兩種切換方式在高頻切換時(shí)以零電壓切換較佳，因?yàn)槿糸_(kāi)關(guān)在零電流切換時(shí)，存 儲(chǔ)在開(kāi)關(guān)內(nèi)部電容的電荷將會(huì)產(chǎn)生切換損失，尤其在高頻時(shí)更為嚴(yán)重。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供 應(yīng)器，能降低功率開(kāi)關(guān)組件的跨壓以及應(yīng)用相移脈寬調(diào)變控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)零電壓切換，以提 高該直流/直流轉(zhuǎn)換器的效率。[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相 電源供應(yīng)器，接收直流電壓，該三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的每相包含四串開(kāi)關(guān)的全橋式 切換電路、隔離變壓器、整流電路以及低通濾波電路。[0007]該四串開(kāi)關(guān)的全橋式切換電路包含上半橋臂與下半橋臂，并且，該上半橋臂具有 第一功率開(kāi)關(guān)組件與第二功率開(kāi)關(guān)組件，該下半橋臂具有第三功率開(kāi)關(guān)組件與第四功率開(kāi) 關(guān)組件，以分別將跨在該上半橋臂與該下半橋臂的直流電壓切換為方波電壓；其中，每一個(gè)功率開(kāi)關(guān)組件分別具有與該功率開(kāi)關(guān)組件并聯(lián)的二極管與寄生電容。[0008]該隔離變壓器具有一次側(cè)繞組與二次側(cè)繞組，并且該一次側(cè)繞組電性連接該全橋 式切換電路，以接收該方波電壓，并利用該一次側(cè)繞組與該二次側(cè)繞組的匝數(shù)比轉(zhuǎn)換該方 波電壓的大小以及提供隔離保護(hù)。[0009]該整流電路電性連接該隔離變壓器的該二次側(cè)繞組，以整流該隔離變壓器的該二 次側(cè)繞組的輸出電壓。[0010]該低通濾波電路電性連接該整流電路，以濾除該整流電路所輸出的整流電壓的高 頻諧波成分，并輸出直流輸出電壓。[0011]該具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，還包含[0012]電壓補(bǔ)償電路，電性連接該低通濾波電路，以接收該直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電 壓，并產(chǎn)生輸出補(bǔ)償電壓；[0013]升壓/相控調(diào)變控制器，電性連接該電壓補(bǔ)償電路，以接收該輸出補(bǔ)償電壓，并產(chǎn) 生每相四個(gè)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；[0014]開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元，電性連接該升壓/相控調(diào)變控制器與該全橋式切換電路，以接收 該升壓/相控調(diào)變控制器的該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別控制所對(duì)應(yīng)該全橋式切換電路的該功率 開(kāi)關(guān)組件的導(dǎo)通與截止。[0015]該整流電路為全波整流電路，或者該整流電路為半波整流電路。[0016]該低通濾波電路為濾波電感與濾波電容組成的低通濾波電路。[0017]借此，利用三階電路架構(gòu)降低該功率開(kāi)關(guān)組件的跨壓，并通過(guò)該隔離變壓器與該 功率開(kāi)關(guān)組件實(shí)現(xiàn)零電壓切換，以提高該直流/直流轉(zhuǎn)換器的效率。[0018]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供還一種具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三 相電源供應(yīng)器，接收三相交流電壓，該三相電源供應(yīng)器的每相包含全橋式間流體轉(zhuǎn)換器、全 橋式整流器、四串開(kāi)關(guān)的全橋式切換電路、隔離變壓器、整流電路以及低通濾波電路。[0019]該全橋式間流體轉(zhuǎn)換器包含以串聯(lián)方式連接的兩個(gè)間流體，以將該交流電壓轉(zhuǎn)換 為直流電壓。[0020]該全橋式整流器包含以串聯(lián)方式連接的兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)組件，以接收并整流該全橋 式閘流體轉(zhuǎn)換器輸出的該直流電壓。[0021]該四串開(kāi)關(guān)的全橋式切換電路包含上半橋臂與下半橋臂，并且，該上半橋臂具有 第一功率開(kāi)關(guān)組件與第二功率開(kāi)關(guān)組件，該下半橋臂具有第三功率開(kāi)關(guān)組件與第四功率開(kāi) 關(guān)組件，以分別將跨在該上半橋臂與該下半橋臂的直流電壓切換為方波電壓；其中，每個(gè)功 率開(kāi)關(guān)組件分別具有與該功率開(kāi)關(guān)組件并聯(lián)的二極管與寄生電容。[0022]該隔離變壓器具有一次側(cè)繞組與二次側(cè)繞組，并且該一次側(cè)繞組電性連接該全橋 式切換電路，以接收該方波電壓，并利用該一次側(cè)繞組與該二次側(cè)繞組的匝數(shù)比轉(zhuǎn)換該方 波電壓的大小以及提供隔離保護(hù)。[0023]該整流電路電性連接該隔離變壓器的該二次側(cè)繞組，以整流該隔離變壓器的該二 次側(cè)繞組的輸出電壓。[0024]該低通濾波電路電性連接該整流電路，以濾除該整流電路所輸出的整流電壓的高 頻諧波成分，并輸出直流輸出電壓。[0025]該具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，還包含5[0026]電壓補(bǔ)償電路，電性連接該低通濾波電路，以接收該直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電 壓，并產(chǎn)生輸出補(bǔ)償電壓；[0027]升壓/相控調(diào)變控制器，電性連接該電壓補(bǔ)償電路，以接收該輸出補(bǔ)償電壓，并產(chǎn) 生每相四個(gè)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；[0028]第一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元，電性連接該升壓/相控調(diào)變控制器與該全橋式整流器，以接 收該升壓/相控調(diào)變控制器的該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別控制所對(duì)應(yīng)該全橋式整流器的該功率 開(kāi)關(guān)組件的導(dǎo)通與截止；及[0029]第二開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元，電性連接該升壓/相控調(diào)變控制器與該全橋式切換電路，以 接收該升壓/相控調(diào)變控制器的該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別控制所對(duì)應(yīng)該全橋式切換電路的該 功率開(kāi)關(guān)組件的導(dǎo)通與截止。[0030]該整流電路為全波整流電路，或者該整流電路為半波整流電路。 該低通濾波電路為濾波電感與濾波電容組成的低通濾波電路。[0032] 借此，利用三階電路架構(gòu)降低該功率開(kāi)關(guān)組件的跨壓，并通過(guò)該隔離變壓器與該 功率開(kāi)關(guān)組件實(shí)現(xiàn)零電壓切換，以提高該直流/直流轉(zhuǎn)換器的效率。


[0033]圖1為本實(shí)用新型中三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的第一較佳實(shí)施例的電路圖；[0034]圖2為該第一較佳實(shí)施例中a相的電路圖；[0035]圖3A為三階開(kāi)關(guān)以120度相移控制的波形圖；[0036]圖;3B為三階開(kāi)關(guān)以60度相移控制的波形圖；[0037]圖3C為輸出電壓的增益變化的曲線圖；[0038]圖4為本實(shí)用新型中三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的第二較佳實(shí)施例的電路圖；[0039]圖5為本實(shí)用新型中三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的第三較佳實(shí)施例的電路圖；[0040]圖6為本實(shí)用新型具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器的第一較佳 實(shí)施例的電路圖；[0041]圖7為本實(shí)用新型具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器的第二較佳 實(shí)施例的電路圖；及[0042]圖8為本實(shí)用新型具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器的第三較佳 實(shí)施例的電路圖。[0043]附圖標(biāo)記說(shuō)明[0044]Vdc直流電壓[0045]30全橋式切換電路[0046]SaIa相第一功率開(kāi)關(guān)組件[0047]Sa2a相第二功率開(kāi)關(guān)組件[0048]Sa3a相第三功率開(kāi)關(guān)組件[0049]Sa4a相第四功率開(kāi)關(guān)組件[0050]Sblb相第一功率開(kāi)關(guān)組件[0051]Sb2b相第二功率開(kāi)關(guān)組件[0052]Sb3b相第三功率開(kāi)關(guān)組件[0053]Sb4b相第四功率開(kāi)關(guān)組件[0054]ScIc相第一功率開(kāi)關(guān)組件[0055]SC2C相第二功率開(kāi)關(guān)組件[0056]SC3C相第三功率開(kāi)關(guān)組件[0057]SC4C相第四功率開(kāi)關(guān)組件[0058]Φ相移角度[0059]Vaa相電壓[0060]Vbb相電壓[0061]VcC相電壓[0062]V 中性點(diǎn)電壓[0063]40隔離變壓器[0064]50整流電路[0065]60低通濾波電路[0066]Laoa相濾波電感[0067]Lbob相濾波電感[0068]LcoC相濾波電感[0069]L0濾波電感[0070]C0濾波電容[0071]V0輸出電壓[0072]Vs交流電壓[0073]10全橋式間流體轉(zhuǎn)換器[0074]20全橋式整流器[0075]70升壓/相控調(diào)變控制器[0076]702第一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元[0077]704第二開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元[0078]V01第一輸出電壓具體實(shí)施方式
[0079]為了能更進(jìn)一步了解本實(shí)用新型為達(dá)到預(yù)定目的所采取的技術(shù)、手段及功效，請(qǐng) 參閱以下有關(guān)本實(shí)用新型的詳細(xì)說(shuō)明與附圖，相信本實(shí)用新型的目的、特征與特點(diǎn)，可由此 得以深入且具體的了解，然而所附附圖僅供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本實(shí)用新型加以限 制。[0080]有關(guān)本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及詳細(xì)說(shuō)明，配合附圖說(shuō)明如下[0081]請(qǐng)參見(jiàn)圖1，為本實(shí)用新型中三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的第一較佳實(shí)施例的電 路圖，另外再配合參見(jiàn)圖2該第一較佳實(shí)施例中a相的電路圖，說(shuō)明該三相三階直流/直流 轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作原理。該三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的每相包含四串開(kāi)關(guān)的全橋式切換電路 30、隔離變壓器40、整流電路50以及低通濾波電路60。[0082]該三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器接收直流電壓Vd。。該直流電壓Vde通過(guò)分壓電容組 (圖中未示出)，將該直流電壓Vd。均分，即l/2Vd。電壓分別跨在該全橋式切換電路30的上半橋臂(圖中未示出)與下半橋臂(圖中未示出)。其中，該分壓電容組包含上分壓電容 與下分壓電容。該上半橋臂與該上分壓電容并聯(lián)連接，并包含a相第一功率開(kāi)關(guān)組件、與 a相第二功率開(kāi)關(guān)組件Sa2，并且，該a相第一功率開(kāi)關(guān)組件Sal與該a相第二功率開(kāi)關(guān)組件 、為串聯(lián)連接。該下半橋臂與該下分壓電容并聯(lián)連接，并包含a相第三功率開(kāi)關(guān)組件&3與 a相第四功率開(kāi)關(guān)組件Sa4，并且，該a相第三功率開(kāi)關(guān)組件Sa3與該a相第四功率開(kāi)關(guān)組件 、為串聯(lián)連接。其中，下標(biāo)a表示該全橋式切換電路30三相(a相、b相、c相)中的a相。 該全橋式切換電路30包含四個(gè)功率開(kāi)關(guān)組件，分別為該a相第一功率開(kāi)關(guān)組件Sal、該a相 第二功率開(kāi)關(guān)組件Sa2、該a相第三功率開(kāi)關(guān)組件、以及該a相第四功率開(kāi)關(guān)組件Sa4，以 將該上半橋臂與該下半橋臂的直流電壓l/2Vd。切換為方波電壓；其中，每一個(gè)功率開(kāi)關(guān)組 件分別具有與該功率開(kāi)關(guān)組件反向并聯(lián)的二極管(圖中未示出，或稱(chēng)為本體二極管(body diode))與寄生電容(圖中未示出)。該隔離變壓器40具有一次側(cè)繞組(圖中未示出)、 二次側(cè)繞組(圖中未示出)以及具有與該一次側(cè)繞組串聯(lián)的一次側(cè)漏電感(圖中未示出)， 并且該一次側(cè)繞組電性連接該全橋式切換電路30，以接收該方波電壓，并利用該一次側(cè)繞 組與該二次側(cè)繞組的匝數(shù)比轉(zhuǎn)換該方波電壓的大小。此外，該隔離變壓器40可提供一次側(cè) 電路與二次側(cè)電路之間達(dá)到隔離的功能。該整流電路50電性連接該隔離變壓器40的該二 次側(cè)繞組，以整流該隔離變壓器40的該二次側(cè)繞組的輸出電壓。每相該隔離變壓器40的 該二次側(cè)繞組的輸出分別電性連接兩兩串接的整流二極管(圖中未示出)，以形成全波整 流電路架構(gòu)。該低通濾波電路60電性連接該整流電路50，以濾除該整流電路50所輸出的 整流電壓的高頻諧波成分，并提供負(fù)載所需電壓準(zhǔn)位的輸出電壓V。。其中，該低通濾波電路 60為濾波電感L。與濾波電容C。組成的低通濾波電路。[0083] 值得一提的是，該三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，各相的三階開(kāi) 關(guān)以相移式控制對(duì)上下開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，并且三相的各三階開(kāi)關(guān)也分別具有120度的相位分 離。并且相移控制方式主要分為相移120度與60度兩種切換輸出模式。首先，以120度的 相移控制說(shuō)明，請(qǐng)參見(jiàn)圖3A，為該三階開(kāi)關(guān)以120度相移控制的波形圖。在該描述中，以三 相的其中任一相為例說(shuō)明，因此，組件符號(hào)的下標(biāo)不標(biāo)示a相、b相或c相。第一開(kāi)關(guān)Sl代 表a相第一功率開(kāi)關(guān)組件Sal、b相第一功率開(kāi)關(guān)組件^3l及c相第一功率開(kāi)關(guān)組件Scl中的 任一個(gè)，第二開(kāi)關(guān)S2、第三開(kāi)關(guān)S3和第四開(kāi)關(guān)S4依此類(lèi)推。如圖3A所示，第一開(kāi)關(guān)Sl與 第四開(kāi)關(guān)S4為互補(bǔ)式切換，而第二開(kāi)關(guān)S2與第三開(kāi)關(guān)S3也為互補(bǔ)式切換。對(duì)該第二開(kāi)關(guān) S2作相移控制，相對(duì)于該第一開(kāi)關(guān)Sl前移一個(gè)相移角度Φ，其中，該相移角度Φ設(shè)定為大 于120度(Φ > 120度)的控制，并且，三相開(kāi)關(guān)的相位移也保持120度的相位差。三相的 調(diào)相輸出分別如圖3Α的a相電壓Va(相對(duì)于中性點(diǎn)電壓Vn)、b相電壓Vb與c相電壓Vc所 示，以致經(jīng)該后級(jí)電路(該隔離變壓器40、該整流電路50以及該低通濾波電路60)處理， 所得到的整流后波形如圖3A的第一輸出電壓Vtjl所示。經(jīng)由該相移角度的控制而調(diào)整各相 電壓(如該a相電壓Va、該b相電壓Vb與該c相電壓V。)的電壓脈寬，實(shí)現(xiàn)該第一輸出電壓 V01的輸出控制。此外，以60度的相移控制說(shuō)明，請(qǐng)參見(jiàn)圖3B，為該三階開(kāi)關(guān)以60度相移控 制的波形圖。其中，該第一開(kāi)關(guān)Sl與該第四開(kāi)關(guān)S4為互補(bǔ)式切換，而該第二開(kāi)關(guān)S2與該 第三開(kāi)關(guān)S3也為互補(bǔ)式切換。對(duì)該第二開(kāi)關(guān)S2作相移控制，然而，其相位控制為設(shè)定該相 移角度Φ為介于60度與120度之間(120度> Φ >60度)的控制，并且，三相開(kāi)關(guān)的相 位移也保持120度的相位差。三相的調(diào)相輸出分別如圖:3Β的該a相電壓Va、該b相電壓Vb與該c相電壓V。所示，各相的寬幅會(huì)大于60度，以致經(jīng)該后級(jí)電路(該隔離變壓器40、該 整流電路50以及該低通濾波電路60)處理，所得到整流后的波形，有如該第一輸出電壓Vtjl 加入疊加電壓的調(diào)變輸出電壓。經(jīng)由對(duì)該相移角度Φ的控制而調(diào)整各相電壓(如該a相 電壓Va、該b相電壓Vb與該c相電壓V。)輸出，可實(shí)現(xiàn)較高電壓輸出的控制。[0084]請(qǐng)參見(jiàn)圖3C，為該輸出電壓增益變化的曲線圖。由前述的該三階開(kāi)關(guān)相移控制 (其對(duì)該相移角度Φ的控制)，可構(gòu)建其輸出電壓V。增益變化為線性關(guān)系。[0085]此外，該三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器也配合反饋控制電路(圖中未示出)，借由 相位調(diào)變的方式，對(duì)該功率開(kāi)關(guān)組件提供不同相移控制，以實(shí)現(xiàn)該輸出電壓V。的穩(wěn)壓調(diào)節(jié) (regulation)功能。該反饋控制電路主要包含電壓補(bǔ)償電路(圖中未示出)、升壓/相控 調(diào)變控制器(圖中未示出)以及開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元(圖中未示出)。該電壓補(bǔ)償電路電性連接 該低通濾波電路60，以接收該直流/直流轉(zhuǎn)換器的該輸出電壓V。，并產(chǎn)生輸出補(bǔ)償電壓。該 升壓/相控調(diào)變控制器電性連接該電壓補(bǔ)償電路，以接收該輸出補(bǔ)償電壓，并且根據(jù)該輸 出補(bǔ)償電壓控制該升壓/相控調(diào)變控制器的輸出方波的責(zé)任周期，產(chǎn)生每相四個(gè)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng) 信號(hào)。該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元電性連接該升壓/相控調(diào)變控制器與該全橋式切換電路30，以接收 該升壓/相控調(diào)變控制器的該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別控制所對(duì)應(yīng)該全橋式切換電路30的該功 率開(kāi)關(guān)組件Sal ^d1 、的導(dǎo)通與截止。此外，由于該功率開(kāi)關(guān)組件具有導(dǎo) 通延遲(turn-on delay)與截止延遲(turn-off delay)的非理想現(xiàn)象，因此，為了避免該 功率開(kāi)關(guān)組件在非完全導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)下發(fā)生短路的情況，因此，在本實(shí)施例中，在該a相 第一功率開(kāi)關(guān)組件、與該a相第二功率開(kāi)關(guān)組件Sa2，或該a相第三功率開(kāi)關(guān)組件與該 a相第四功率開(kāi)關(guān)組件、導(dǎo)通與截止時(shí)，提供延遲時(shí)間。值得一提的是，該延遲時(shí)間為該a 相功率開(kāi)關(guān)組件Sal 、實(shí)現(xiàn)零電壓切換的關(guān)鍵。[0086]借此，利用三階電路架構(gòu)降低該功率開(kāi)關(guān)組件、 Sa4、Sbl ^、Scl 、的跨 壓，并通過(guò)該隔離變壓器40的漏電感(圖中未示出)與該a相功率開(kāi)關(guān)組件、 Sa4的該 二極管與該寄生電容實(shí)現(xiàn)零電壓切換，以提高該直流/直流轉(zhuǎn)換器的效率。[0087]此外，參見(jiàn)圖4，為本實(shí)用新型中三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的第二較佳實(shí)施例的 電路圖。與本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例比較(圖1)，最大差異在于該隔離變壓器40的該二 次側(cè)繞組為Y接(Y connection)架構(gòu)。因此，每相該隔離變壓器40的該二次側(cè)繞組的輸 出分別電性連接兩兩串接的整流二極管(圖中未示出)，以形成全波整流電路架構(gòu)。在該電 路架構(gòu)下，該整流電路50所使用的整流二極管數(shù)量可減少一半。并且，電性連接該整流電 路50的該低通濾波電路60所使用的該濾波電感L0數(shù)量也可減少為一個(gè)。[0088]此外，參見(jiàn)圖5，為本實(shí)用新型中三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的第三較佳實(shí)施例的 電路圖。與本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例比較(圖1)，最大差異在于每相該隔離變壓器40的 該二次側(cè)繞組的一端輸出分別電性連接整流二極管(圖中未示出)，以形成半波整流電路 架構(gòu)。在該電路架構(gòu)下，該整流電路50所使用的整流二極管數(shù)量可減少四分之三。并且， 電性連接該整流電路50的該低通濾波電路60所使用的各相濾波電感La。 L。。也對(duì)應(yīng)該串 聯(lián)連接的該整流二極管。[0089]上述該三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器架構(gòu)可應(yīng)用于三相電源供應(yīng)器中，以形成具有 三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器。參見(jiàn)圖6，為本實(shí)用新型具有三相三階直流 /直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器的第一較佳實(shí)施例的電路圖。該電源供應(yīng)器接收三相交流電壓Vs。該三相電源供應(yīng)器的每相包含全橋式間流體轉(zhuǎn)換器10、全橋式整流器20、全橋式 切換電路30、隔離變壓器40、整流電路50以及低通濾波電路60。[0090]該全橋式閘流體轉(zhuǎn)換器10包含以串聯(lián)方式連接的兩個(gè)閘流體，以將該交流電壓Vs 轉(zhuǎn)換為直流電壓。該全橋式整流器20包含以串聯(lián)方式連接的兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)組件(圖中未 示出)，以接收并整流該全橋式間流體轉(zhuǎn)換器10輸出的該直流電壓。此外，該全橋式整流器 20的輸出還電性連接輸出電容組(圖中未示出)，該輸出電容組還包含上輸出電容與下輸 出電容。該全橋式切換電路30包含上半橋臂(圖中未示出)與下半橋臂(圖中未示出)， 并且，該上半橋臂具有a相第一功率開(kāi)關(guān)組件Sal與a相第二功率開(kāi)關(guān)組件Sa2，該下半橋臂 具有a相第三功率開(kāi)關(guān)組件Sa3與a相第四功率開(kāi)關(guān)組件Sa4，以分別將跨在該上半橋臂與該 下半橋臂的直流電壓(即l/2Vd。電壓)切換為方波電壓。其中，每一個(gè)功率開(kāi)關(guān)組件分別 具有與該功率開(kāi)關(guān)組件并聯(lián)的二極管(圖中未示出，或稱(chēng)為本體二極管(body diode))與 寄生電容(圖中未示出)。該隔離變壓器40具有一次側(cè)繞組(圖中未示出)、二次側(cè)繞組 (圖中未示出)以及具有與該一次側(cè)繞組串聯(lián)的一次側(cè)漏電感(圖中未示出)，并且該一次 側(cè)繞組電性連接該全橋式切換電路30，以接收該方波電壓，并利用該一次側(cè)繞組與該二次 側(cè)繞組的匝數(shù)比轉(zhuǎn)換該方波電壓的大小。此外，該隔離變壓器40可提供一次側(cè)電路與二次 側(cè)電路之間達(dá)到隔離的功能。該整流電路50電性連接該隔離變壓器40的該二次側(cè)繞組， 以整流該隔離變壓器40的該二次側(cè)繞組的輸出電壓。該低通濾波電路60電性連接該整流 電路50，以濾除該整流電路50所輸出的整流電壓的高頻諧波成分，并提供負(fù)載所需電壓準(zhǔn) 位的輸出電壓\。其中，該低通濾波電路60為濾波電感L。與濾波電容C。組成的低通濾波 電路。[0091]此外，該三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器也配合反饋控制電路(圖中未示出)，借由 相位調(diào)變的方式，對(duì)該功率開(kāi)關(guān)組件提供不同相移控制，以實(shí)現(xiàn)該輸出電壓V。的穩(wěn)壓調(diào)節(jié) (regulation)功能。該反饋控制電路主要包含電壓補(bǔ)償電路(圖中未示出)、升壓/相控 調(diào)變控制器70、第一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元702以及第二開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元704。該電壓補(bǔ)償電路電性 連接該低通濾波電路60，以接收該直流/直流轉(zhuǎn)換器的該輸出電壓V。，并產(chǎn)生輸出補(bǔ)償電 壓。該升壓/相控調(diào)變控制器70電性連接該電壓補(bǔ)償電路，以接收該輸出補(bǔ)償電壓，并且 根據(jù)該輸出補(bǔ)償電壓控制該升壓/相控調(diào)變控制器70的輸出方波的責(zé)任周期，并電性連接 該第一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元702，以產(chǎn)生每相四個(gè)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。此外，該升壓/相控調(diào)變控制器 70電性連接該第二開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元704，以產(chǎn)生每相四個(gè)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。該第一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單 元702電性連接該升壓/相控調(diào)變控制器70與該全橋式整流器20，以接收該升壓/相控 調(diào)變控制器70的該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別控制所對(duì)應(yīng)該全橋式整流器20的該功率開(kāi)關(guān)組件 的導(dǎo)通與截止。此外，該第二開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元704電性連接該升壓/相控調(diào)變控制器70與該 全橋式切換電路30，以接收該升壓/相控調(diào)變控制器70的該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別控制所對(duì) 應(yīng)該全橋式切換電路30的該功率開(kāi)關(guān)組件Sal ^d1 、的導(dǎo)通與截止。此 外，由于該功率開(kāi)關(guān)組件具有導(dǎo)通延遲(turn-on delay)與截止延遲(turn-off delay)的 非理想現(xiàn)象，因此，為了避免該功率開(kāi)關(guān)組件在非完全導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)下發(fā)生短路的情況， 因此，在本實(shí)施例中，在該a相第一功率開(kāi)關(guān)組件、與該a相第二功率開(kāi)關(guān)組件Sa2，或該a 相第三功率開(kāi)關(guān)組件Sa3與該a相第四功率開(kāi)關(guān)組件、導(dǎo)通與截止時(shí)，提供延遲時(shí)間。值 得一提的是，該延遲時(shí)間為該功率開(kāi)關(guān)組件Sal 、實(shí)現(xiàn)零電壓切換的關(guān)鍵。10[0092]借此，利用三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器電路架構(gòu)降低該功率開(kāi)關(guān)組件Sal Sa4、 Sbl &4、Scl 、的跨壓，并通過(guò)該隔離變壓器40與該a相功率開(kāi)關(guān)組件、 、的該 二極管與該寄生電容實(shí)現(xiàn)零電壓切換，以提高該直流/直流轉(zhuǎn)換器的效率。[0093]此外，參見(jiàn)圖7，為本實(shí)用新型具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器 的第二較佳實(shí)施例的電路圖。與本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例比較(圖6)，最大差異在于該 隔離變壓器40的該二次側(cè)繞組為Y接(Y connection)架構(gòu)。因此，每相該隔離變壓器40 的該二次側(cè)繞組的輸出分別電性連接兩兩串接的整流二極管(圖中未示出)，以形成全波 整流電路架構(gòu)。在該電路架構(gòu)下，該整流電路50所使用的整流二極管數(shù)量可減少一半。并 且，電性連接該整流電路50的該低通濾波電路60所使用的該濾波電感L0數(shù)量也可減少為 一個(gè)。[0094]此外，參見(jiàn)圖8，為本實(shí)用新型具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器 的第三較佳實(shí)施例的電路圖。與本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例比較(圖6)，最大差異在于每 相該隔離變壓器40的該二次側(cè)繞組的一端輸出分別電性連接整流二極管(圖中未示出)， 以形成半波整流電路架構(gòu)。在該電路架構(gòu)下，該整流電路50所使用的整流二極管數(shù)量可減 少四分之三。并且，電性連接該整流電路50的該低通濾波電路60所使用的各相濾波電感 Lao Lm也對(duì)應(yīng)該串聯(lián)連接的該整流二極管。[0095]綜上所述，本實(shí)用新型具有以下的優(yōu)點(diǎn)[0096]1、采用三階電路架構(gòu)，使得該功率開(kāi)關(guān)組件的跨壓降低為輸入電壓的一半；[0097]2、應(yīng)用相移脈寬調(diào)變控制技術(shù)，利用隔離變壓器的漏感與該功率開(kāi)關(guān)組件的寄生 電容產(chǎn)生共振，而實(shí)現(xiàn)零電壓切換，以提高該直流/直流轉(zhuǎn)換器的效率。[0098]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳具體實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明與附圖，并非用以限制本 實(shí)用新型，本實(shí)用新型的特征并不局限于此。本實(shí)用新型的所有范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)， 凡合于本實(shí)用新型權(quán)利要求書(shū)的精神與其類(lèi)似變化的實(shí)施例，均應(yīng)包含于本實(shí)用新型的范 疇中，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾均可涵蓋在 本案的專(zhuān)利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，該三相三階直流/直流轉(zhuǎn) 換器接收直流電壓，其特征在于，該三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的每相包含四串開(kāi)關(guān)的全橋式切換電路，包含上半橋臂與下半橋臂，并且，該上半橋臂具有第一 功率開(kāi)關(guān)組件與第二功率開(kāi)關(guān)組件，該下半橋臂具有第三功率開(kāi)關(guān)組件與第四功率開(kāi)關(guān)組 件，以分別將跨在該上半橋臂與該下半橋臂的直流電壓切換為方波電壓；其中，每一個(gè)功率 開(kāi)關(guān)組件分別具有與該功率開(kāi)關(guān)組件并聯(lián)的二極管與寄生電容；隔離變壓器，具有一次側(cè)繞組與二次側(cè)繞組，并且該一次側(cè)繞組電性連接該全橋式切 換電路，以接收該方波電壓，并利用該一次側(cè)繞組與該二次側(cè)繞組的匝數(shù)比轉(zhuǎn)換該方波電 壓的大小以及提供隔離保護(hù)；整流電路，電性連接該隔離變壓器的該二次側(cè)繞組，以整流該隔離變壓器的該二次側(cè) 繞組的輸出電壓；及低通濾波電路，電性連接該整流電路，以濾除該整流電路所輸出的整流電壓的高頻諧 波成分，并輸出直流輸出電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，其特征在 于，該三相電源供應(yīng)器還包含電壓補(bǔ)償電路，電性連接該低通濾波電路，以接收該直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，并 產(chǎn)生輸出補(bǔ)償電壓；升壓/相控調(diào)變控制器，電性連接該電壓補(bǔ)償電路，以接收該輸出補(bǔ)償電壓，并產(chǎn)生每 相四個(gè)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元，電性連接該升壓/相控調(diào)變控制器與該全橋式切換電路，以接收該升 壓/相控調(diào)變控制器的該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別控制所對(duì)應(yīng)該全橋式切換電路的該功率開(kāi)關(guān) 組件的導(dǎo)通與截止。
3.如權(quán)利要求1所述的具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，其特征在 于，所述整流電路為全波整流電路。
4.如權(quán)利要求1所述的具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，其特征在 于，所述整流電路為半波整流電路。
5.如權(quán)利要求1所述的具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，其特征在 于，所述低通濾波電路為濾波電感與濾波電容組成的低通濾波電路。
6.一種具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，接收三相交流電壓，其特 征在于，該三相電源供應(yīng)器的每相包含全橋式間流體轉(zhuǎn)換器，包含以串聯(lián)方式連接的兩個(gè)間流體，以將該交流電壓轉(zhuǎn)換為直 流電壓；全橋式整流器，包含以串聯(lián)方式連接的兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)組件，以接收并整流該全橋式閘 流體轉(zhuǎn)換器輸出的該直流電壓；四串開(kāi)關(guān)的全橋式切換電路，包含上半橋臂與下半橋臂，并且，該上半橋臂具有第一 功率開(kāi)關(guān)組件與第二功率開(kāi)關(guān)組件，該下半橋臂具有第三功率開(kāi)關(guān)組件與第四功率開(kāi)關(guān)組 件，以分別將跨在該上半橋臂與該下半橋臂的直流電壓切換為方波電壓；其中，每一個(gè)功率 開(kāi)關(guān)組件分別具有與該功率開(kāi)關(guān)組件并聯(lián)的二極管與寄生電容；隔離變壓器，具有一次側(cè)繞組與二次側(cè)繞組，并且該一次側(cè)繞組電性連接該全橋式切換電路，以接收該方波電壓，并利用該一次側(cè)繞組與該二次側(cè)繞組的匝數(shù)比轉(zhuǎn)換該方波電 壓的大小以及提供隔離保護(hù)；整流電路，電性連接該隔離變壓器的該二次側(cè)繞組，以整流該隔離變壓器的該二次側(cè) 繞組的輸出電壓；及低通濾波電路，電性連接該整流電路，以濾除該整流電路所輸出的整流電壓的高頻諧 波成分，并輸出直流輸出電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，其特征在 于，該三相電源供應(yīng)器還包含電壓補(bǔ)償電路，電性連接該低通濾波電路，以接收該直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，并 產(chǎn)生輸出補(bǔ)償電壓；升壓/相控調(diào)變控制器，電性連接該電壓補(bǔ)償電路，以接收該輸出補(bǔ)償電壓，并產(chǎn)生每 相四個(gè)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；第一開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元，電性連接該升壓/相控調(diào)變控制器與該全橋式整流器，以接收該 升壓/相控調(diào)變控制器的該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別控制所對(duì)應(yīng)該全橋式整流器的該功率開(kāi)關(guān) 組件的導(dǎo)通與截止；及第二開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元，電性連接該升壓/相控調(diào)變控制器與該全橋式切換電路，以接收 該升壓/相控調(diào)變控制器的該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別控制所對(duì)應(yīng)該全橋式切換電路的該功率 開(kāi)關(guān)組件的導(dǎo)通與截止。
8.如權(quán)利要求6所述的具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，其特征在 于，所述整流電路為全波整流電路。
9.如權(quán)利要求6所述的具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，其特征在 于，所述整流電路為半波整流電路。
10.如權(quán)利要求6所述的具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，其特征在 于，所述低通濾波電路為濾波電感與濾波電容組成的低通濾波電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種具有三相三階直流/直流轉(zhuǎn)換器的三相電源供應(yīng)器，包含三相三階式的全橋式閘流體轉(zhuǎn)換器、全橋式整流器、四串開(kāi)關(guān)的全橋式切換電路、隔離變壓器、整流電路以及低通濾波電路，以傳送交流輸入電壓提供的能量至所供應(yīng)的負(fù)載。三相的各相三階開(kāi)關(guān)以相移式控制對(duì)上下開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，并且三相的各三階開(kāi)關(guān)也分別具有120度的相位分離，借此，能構(gòu)建三階電路架構(gòu)降低功率開(kāi)關(guān)組件的跨壓，并通過(guò)該隔離變壓器與功率開(kāi)關(guān)組件實(shí)現(xiàn)零電壓切換，以提高該直流/直流轉(zhuǎn)換器的效率。
文檔編號(hào)H02M3/335GK201821269SQ20102056370
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者方志行, 詹文偉, 鄭朝彬, 陳柏元 申請(qǐng)人:亞力電機(jī)股份有限公司