用于谐振转换器的栅驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种谐振转换器，以及在特定实施例中，涉及一种谐振转换器的无损栅驱动器。
【背景技术】
[0002]电信网络电源系统通常包括用于将AC公用设施管线的电源转换为48VDC配电总线的AC-DC级和将所述48V DC配电总线转换为用于所有类型电信负载的多个电压电平的DC-DC级。这两级可以包括隔离的DC-DC转换器。可以通过不同的功率拓扑实现隔离的DC-DC转换器，例如反激转换器、正激转换器、半桥转换器、全桥转换器和电感-电感-电容(inductor-1nductor-capacitor，LLC)谐振转换器等。
[0003]随着技术的进一步发展，总线转换器已广泛用于电信行业。总线电压可以分为三类:从48V输入DC电源转换而来的12V总线电压、从380V输入DC电源转换而来的48V总线电压，以及从380V输入DC电源转换而来的12V总线电压。总线转换器不仅将输入电压从高电平转换为低电平，而且通过磁性器件如转换器等提供隔离。
[0004]中间总线电压如12V可以充当多个下行非隔离功率转换器的输入电源总线。所述下行非隔离功率转换器可以作为如降压转换器的降压DC/DC转换器、如升压转换器的升压DC/DC转换器、线性调节器和/或它们的任一组合等加以实现。所述下行非隔离功率转换器在严格的控制回路下运行，使得将充分调节的输出电压馈入到它们各自的负载中。
[0005]随着功耗变得愈发重要，需要有具备高功率密度和高效率的总线转换器。由于LLC谐振转换器能够通过零电压开关和/或零电流开关来减少开关损耗，LLC谐振转换器已经成为实现高性能(如高功率密度和高效率)的首选。
【发明内容】
[0006]通过本发明优选实施例提供的用于电感-电感-电容(induetor-1nductor-capacit0r，LLC)谐振功率转换器的无损栅驱动电路，这些和其他问题一般得到解决或避免，且通常实现了技术优势。
[0007]根据一实施例，一种驱动器，包括:耦合在偏置电压和接地之间的桥，其中所述桥包括串联且耦合在所述偏置电压和接地之间的第一开关和第二开关，以及串联且耦合在所述偏置电压和接地之间的第三开关和第四开关;耦合到所述桥的谐振器件，其中所述谐振器件包括固定电容、栅电容和磁化电感;耦合到所述谐振器件的转换器，所述转换器包括初级绕组和多个次级绕组。
[0008]根据另一实施例，一种系统，包括谐振转换器，其中所述谐振转换器包括:开关网络，其包括串联且耦合到输入电源的第一开关和第二开关，以及串联且耦合到所述输入电源的第三开关和第四开关;连接在所述开关网络和转换器原边之间的谐振槽;耦合到所述转换器副边的整流器。
[0009]所述系统还包括耦合到所述谐振转换器的驱动器，其中所述驱动器包括:耦合在偏置电压和接地之间的桥，所述桥包括串联且耦合在所述偏置电压和接地之间的第一驱动器开关和第二驱动器开关，以及串联且耦合在所述偏置电压和接地之间的第三驱动器开关和第四驱动器开关;耦合到所述桥的谐振器件，其中所述谐振器件包括固定电容、磁化电感以及所述开关网络和所述整流器的栅电容;耦合到所述谐振器件的信号转换器，其中所述信号转换器包括初级绕组和多个次级绕组。
[0010]根据又一实施例，一种方法，包括提供谐振转换器，其中所述谐振转换器包括:含第一高边开关、第二高边开关、第一低边开关和第二低边开关的开关网络;耦合在所述开关网络和转换器之间的谐振槽;耦合到所述转换器副边的整流器。
[0011 ] 所述方法还包括:将驱动器耦合到所述开关网络和所述整流器，其中所述驱动器包括耦合到所述整流器的第一绕组、耦合到所述第一高边开关的第二绕组，以及耦合到所述第二高边开关的第三绕组;检测指示所述驱动器软开关过程的信号；调节所述驱动器的谐振频率直到所述驱动器的谐振频率和所述谐振转换器的开关频率大致匹配。
[0012]本发明优选实施例的优势在于通过无损栅驱动电路提高了LLC谐振转换器的效率。
[0013]上述宽泛地概括了本发明实施例的特征和技术优势，以便能够更好理解以下本发明详细描述。下文将对本发明其他的特征和优势进行说明，这也构成了本发明权利要求的主题。本领域的技术人员应当理解，所公开的概念和特定实施例易被用作修改或设计其他实现与本发明相同的目的的结构或过程的基础。本领域的技术人员还应当意识到，这种等同构造不脱离所附权利要求书所阐述的本发明的精神和范围。
【附图说明】
[0014]为了更完整地理解本发明及其优势，现在参考下文结合附图进行的描述，其中:
[0015]图1为本发明各实施例提供的一种LLC谐振转换器的框图；
[0016]图2为本发明各实施例提供的图1示出的所述LLC谐振转换器的示意图；
[0017]图3为本发明各实施例提供的图2示出的所述驱动器的第一种示例性实现方式；
[0018]图4为本发明各实施例提供的图2示出的所述驱动器的第二种示例性实现方式；
[0019]图5为本发明各实施例提供的图2示出的所述驱动器的第三种示例性实现方式；
[0020]图6为本发明各实施例提供的图2示出的所述驱动器的第四种示例性实现方式；
[0021]图7为本发明各实施例提供的图2示出的所述驱动器的第五种示例性实现方式；
[0022]图8为本发明各实施例提供的图2示出的所述驱动器的第六种示例性实现方式；
[0023]图9为本发明各实施例提供的具有最大效率点追踪(maximumefficiency pointtracking，MEPT)控制机制的无损栅驱动电路的示意图；
[0024]图10为本发明各实施例提供的图9中所述无损栅驱动电路的谐振过程检测曲线图；
[0025]图11为本发明各实施例提供的图9中所述无损栅驱动电路的另一谐振过程检测曲线图；
[0026]图12为本发明各实施例提供的图9中所述无损栅驱动电路的开关波形。
[0027]除非另有指示，否则不同图中的对应标号和符号通常指代对应部分。绘制各图是为了清楚地说明实施例的相关方面，因此未必是按比例绘制的。
【具体实施方式】
[0028]下文将详细论述当前优选实施例的制作和使用。然而，应了解，本发明提供可在各种具体上下文中体现的许多适用的发明性概念。所论述的具体实施例仅仅说明用以实施和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。
[0029]下面结合特定环境中的优选实施例，即用于电感-电感-电容(inductor-1nductor-capacitor’LLC) 谐振转换器的无损栅驱动器 ，对本发明进行描述 。然而 ，本发明还可以应用到各种谐振转换器。以下将结合附图详细说明各实施例。
[0030]图1为本发明各实施例提供的一种LLC谐振转换器的框图。所述LLC谐振转换器200耦合在输入DC电源101和负载111之间。所述输入DC电源101可以是将公用设施管线电压转换为DC电压的电信电源。可选地，所述输入DC电源101可以是太阳板阵列。此外，所述输入DC电源101可以是蓄能器件，如充电电池和/或燃料电池等。所述负载111表示耦合到所述LLC谐振转换器200的电路所消耗的功率。可选地，所述负载111可以指耦合到所述LLC谐振转换器200的输出端的下行转换器。
[0031]所述LLC谐振转换器200可以包括开关网络102、谐振槽104、转换器112、整流器114和输出滤波器116。如图1所示，所述开关网络102、所述谐振槽104、所述转换器112、所述整流器114和所述输出滤波器116之间相互耦合且在所述输入DC电源101和所述负载111之间级联。
[0032]根据一些实施例，所述开关网络102可以包括全桥谐振转换器的原边开关。可选地，所述开关网络102可以有其他桥转换器如半桥谐振转换器和推挽式谐振转换器等的原边开关。以下结合图2详细描述所述开关网络102的配置。
[0033]所述谐振槽104可以通过各种方式实现。例如，主谐振槽包括串联谐振电感、并联谐振电感和串联谐振电容(分别如图2所示)。
[0034]所述串联谐振电感和所述并联谐振电感可以作为外部电感实现。本领域的技术人员认识到会有许多变化、可替代方案和修改。例如，所述串联谐振电感可以作为所述转换器112的漏电感加以实现。
[0035]总之，所述谐振槽104包括三个主要的谐振组件:所述串联谐振电感、所述串联谐振电容和所述并联谐振电感。这种配置通常称为LLC谐振转换器。根据所述LLC谐振转换器的运行原理，在与所述谐振槽104的谐振频率大约相等的开关频率上，所述谐振槽104有助于实现原边开关组件的零电压开关和副边开关组件的零电流开关。
[0036]所述LLC谐振转换器200还可以包括转换器112、整流器114和输出滤波器116。所述转换器112提供所述LLC谐振转换器200的原边和副边之间的电隔离。根据一实施例，所述转换器112可以由两个转换器绕组组成