功率变换器的制作方法

本案关于电力电子领域，尤指一种磁集成的倍流整流的功率变换器。

背景技术：

1、目前，人工智能、移动通信和云计算等先进技术飞速地发展，对微处理器的运算速度以及精度提出了更高的要求，使得微处理器的供电模块必须具有体积小、低电压、大电流、高电流变化率等特点。当下，供电模块通常由功率变换器所构成，例如磁集成倍流整流电路，其中磁集成倍流整流电路将多个磁性元件的绕组绕制在同一个磁芯上，使得磁性元件之间的接线最短，可减小损耗，并改善动态性能以及提高功率密度。然而，磁芯的结构与其气隙具有差异，使得磁芯的磁阻不稳定，且多个磁性元件集成后的电感值亦不相同，进而励磁电流不相等，副边绕组间的换流不同步，使磁性元件产生高频率震荡，并导致磁性元件中的同步整流管形成二次导通，请参阅图1a及图1b，其中图1a及图1b分别为传统功率变换器的磁性元件的两个副边电路的同步整流管的漏源极的电压波形图，如图所示，传统功率变换器的两个副边电路的同步整流管除了启动及关断的导通时刻外，更具有二次导通，如图1a及图1b中的箭头处所示，使得同步整流管产生高幅值的电压应力，造成同步管有击穿的风险，进而提升功率变换器的整体损耗。为了解决同步整流管二次导通和电压应力的问题，传统功率变换器将吸收电路设置于同步整流管的两端，以吸收同步整流管的尖峰电压，然而，吸收电路容易造成能量损耗，且提高磁性元件的设置成本，且无法有效提升功率变换器的效率。

2、因此，如何发展一种克服上述缺点的功率变换器，实为目前迫切的需求。

技术实现思路

1、本案的目的为提供一种功率变换器，包含第一变压器及第二变压器，第一变压器的第一副边绕组的第一端电连接于第二变压器的第三副边绕组的第一端，第一变压器的第二副边绕组的第二端电连接于第二变压器的第四副边绕组的第二端，即第一副边绕组的同名端与第三副边绕组的同名端相互连接，且第二副边绕组的同名端与第四副边绕组的同名端相互连接，因此，流经第一副边绕组的励磁电流与流经第三副边绕组的励磁电流可进行均流，且流经第二副边绕组的励磁电流与流经第四副边绕组的励磁电流进行均流，又由于第一变压器的感量等于第二变压器的感量，使得功率变换器可获得对称的励磁电流，进而稳定第一变压器中的开关及第二变压器中的开关的震荡，其中第一变压器的第一副边电路的开关与第二变压器的第二副边电路的开关的震荡幅值减小，且未出现二次导通的现象，进而降低功率变换器的损耗。此外，本案的功率变换器并不需要额外增加其他元件以及复杂的电路设计，故可降低设置成本，并提升功率变换器的效率。

2、为达上述目的，本案一方面为提供一种功率变换器，包含原边电路、第一变压器、第二变压器、第一副边电路及第二副边电路。第一变压器包含第一原边绕组、第一副边绕组及第二副边绕组，第一原边绕组电连接于原边电路，第一副边绕组及第二副边绕组串联连接，且与第一原边绕组相互耦合，其中第一副边绕组的第二端电连接于第二副边绕组的第一端及输出正端，第一副边绕组与第一原边绕组之间的匝数比等于第二副边绕组与第一原边绕组之间的匝数比。第二变压器包含第二原边绕组、第三副边绕组及第四副边绕组，第二原边绕组电连接于原边电路，且与第一原边绕组串联连接，第二原边绕组的匝数等于第一原边绕组的匝数，第三副边绕组及第四副边绕组串联连接，且与第二原边绕组相互耦合，其中第三副边绕组的第二端电连接于第四副边绕组的第一端及输出正端，第三副边绕组与第二原边绕组之间的匝数比相等于第四副边绕组与第二原边绕组之间的匝数比。第一副边电路包含第一副边开关及第二副边开关，第一副边开关电连接于第一副边绕组的第一端及输出负端之间，第二副边开关连接于第二副边绕组的第二端及输出负端之间。第二副边电路包含第三副边开关及第四副边开关，第三副边开关电连接于第三副边绕组的第一端及输出负端之间，第四副边开关电连接于第四副边绕组的第二端及输出负端之间。第一副边绕组的第一端电连接于第三副边绕组的第一端，第二副边绕组的第二端电连接于第四副边绕组的第二端。

技术特征：

1.一种功率变换器，包含：

2.如权利要求1所述的功率变换器，其中该第一副边绕组的该第一端与该第三副边绕组的该第一端为同名端，该第二副边绕组的该第一端与该四副边绕组的该第一端为同名端。

3.如权利要求1所述的功率变换器，其中该第一副边开关及该第三副边开关同步导通与关断，该第二副边开关及该第四副边开关同步导通与关断。

4.如权利要求1所述的功率变换器，其中该功率变换器还包含一电阻，电连接于该第一副边绕组的该第一端与该第三副边绕组的该第一端之间。

5.如权利要求1所述的功率变换器，其中该功率变换器还包含一电阻，电连接于该第二副边绕组的该第二端与该四副边绕组的该第二端之间。

6.如权利要求1所述的功率变换器，其中该原边电路包含相互并联的一第一桥臂及一第二桥臂，该第一桥臂包含相互串联的一第一电容及一第二电容，该第一电容及该第二电容之间具有一第一连接点，该第二桥臂包含相互串联的一第一原边开关及一第二原边开关，该第一原边开关及该第二原边开关之间具有一第二连接点，其中该第一原边绕组及该第二原边绕组串联连接于该第一连接点及该第二连接点之间。

7.如权利要求1所述的功率变换器，其中该功率变换器更包含一输入电容及一输出电容，该输入电容电连接于一输入正端及一输入负端之间，该输出电容电连接于该输出正端及该输出负端之间。

8.如权利要求1所述的功率变换器，其中该第一变压器包含一第一磁芯、一第二磁芯、一第一绕组、一第二绕组及一第三绕组，该第一磁芯包含一第一中柱、一第一边柱及一第二边柱，该第一中柱位于该第一边柱及该第二边柱之间，该第二磁芯包含一第二中柱、一第三边柱及一第四边柱，该第二中柱位于该第三边柱及该第四边柱之间，该第二中柱与该第一中柱于空间上相对应，该第三边柱与该第一边柱于空间上相对应，该第四边柱与该第二边柱于空间上相对应，该第一绕组构成该第一原边绕组，且缠绕于该第一中柱，该第二绕组构成该第一副边绕组，且缠绕于该第三边柱，该第三绕组构成该第二副边绕组，且缠绕于该第四边柱。

9.如权利要求8所述的功率变换器，其中该第二中柱与该第一中柱之间具有一气隙，该第三边柱与该第一边柱之间具有一气隙，该第四边柱与该第二边柱之间具有一气隙。

10.如权利要求8所述的功率变换器，其中该第二变压器包含一第三磁芯、一第四磁芯、一第四绕组、一第五绕组及一第六绕组，该第三磁芯包含一第三中柱、一第五边柱及一第六边柱，该第三中柱位于该第五边柱及该第六边柱之间，该第四磁芯包含一第四中柱、一第七边柱及一第八边柱，该第四中柱位于该第七边柱及该第八边柱之间，该第四中柱与该第三中柱于空间上相对应，该第七边柱与该第五边柱于空间上相对应，该第八边柱与该第六边柱于空间上相对应，该第四绕组构成该第二原边绕组，且缠绕于该第三中柱，该第五绕组构成该第三副边绕组，且缠绕于该第七边柱，该第六绕组构成该第四副边绕组，且缠绕于该第八边柱。

11.如权利要求10所述的功率变换器，其中该第四中柱与该第三中柱之间具有一气隙，该第七边柱与该第五边柱之间具有一气隙，该第八边柱与该第六边柱之间具有一气隙。

技术总结
本案关于一种功率变换器，包含原边电路、第一变压器、第二变压器、第一副边电路及第二副边电路，其中，第一变压器包含第一原边绕组、第一副边绕组及第二副边绕组，第一副边绕组及第二副边绕组串联连接，且与第一原边绕组相互耦合，第二变压器包含第二原边绕组、第三副边绕组及第四副边绕组，第二原边绕组与第一原边绕组串联连接，第三副边绕组及第四副边绕组串联连接，且与第二原边绕组相互耦合，第一副边绕组的第一端电连接于第三副边绕组的第一端，第二副边绕组的第二端电连接于第四副边绕组的第二端。

技术研发人员：杨仲望,常学良,温亚朋
受保护的技术使用者：台达电子工业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15