本發明涉及變壓器。

背景技術：

在(zai)(zai)商業(ye)ac輸配電系統中，使用(yong)變(bian)壓器(qi)(qi)。僅在(zai)(zai)消費者(zhe)家附近，使用(yong)桿式變(bian)壓器(qi)(qi)將例(li)如6600v(50hz或(huo)60hz)變(bian)換到(dao)200v(參見(jian)非專利文獻1)。這(zhe)種桿式變(bian)壓器(qi)(qi)具有作為纏繞鐵芯的(de)導線的(de)厚線圈(quan)，以(yi)及(ji)因此具有相(xiang)當的(de)重量。例(li)如，直徑為40cm和(he)高度為80cm的(de)桿式變(bian)壓器(qi)(qi)具有約200kg的(de)重量，包(bao)括(kuo)絕緣油和(he)殼體。

另一(yi)(yi)方面，為(wei)了實(shi)現是下一(yi)(yi)代電源系統(tong)的智(zhi)能電網，正在進行(xing)sst(固態變壓器)的研究(jiu)。對于sst，使用高頻變壓器(例如(ru)，參見非專利文(wen)獻2)。

近(jin)年來，例如，需要降(jiang)低光(guang)伏發(fa)電(dian)(dian)的輸(shu)出電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(dc)以用(yong)于測量的低壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)源。存(cun)在光(guang)伏發(fa)電(dian)(dian)的輸(shu)出電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)高達1000v的情況(kuang)。為了將這樣的高電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)降(jiang)低到(dao)約100v至200v，如在ac電(dian)(dian)路中那樣需要諸(zhu)如降(jiang)壓(ya)(ya)(ya)變壓(ya)(ya)(ya)器(qi)的中間設(she)備。

引用列表

[非專利文獻]

非(fei)專利(li)文獻1：中部(chubu)電力有限公司的首頁，[桿式變壓器(qi)]，[在線]，[2014年9月(yue)12日檢索]，互聯網<url://www.chuden.co.jp/kids/kids_denki/home/hom_kaku/index.html>

非專(zhuan)利(li)文獻2：falcones，s.:等人的(de)，powerandenergysocietygeneralmeeting，2010ieee，第1-8頁，minneapolis，2010年(nian)7月。

技術實現要素：

[技術問題]

傳統的(de)桿式變(bian)壓(ya)器重，因此(ci)不(bu)容易(yi)操(cao)作(zuo)。此(ci)外，在桿上(shang)需(xu)要足夠大的(de)以(yi)容納變(bian)壓(ya)器的(de)外部(bu)尺(chi)寸(cun)的(de)附接空(kong)間。

另一方面，高頻變壓器不能避免寄(ji)生電(dian)容的影響，并且在(zai)設計(ji)上(shang)是困難的。

考慮到這些(xie)常規問題，本(ben)發明(ming)的(de)目的(de)是提供一種具有(you)小尺寸(cun)和輕重量的(de)創(chuang)新(xin)的(de)下一代變(bian)壓器，其不需要(yao)如在(zai)常規變(bian)壓器中使(shi)用(yong)的(de)用(yong)于磁耦合、電(dian)(dian)磁感(gan)應(ying)或互感(gan)的(de)線圈、鐵芯等。可以(yi)使(shi)用(yong)ac電(dian)(dian)源或dc電(dian)(dian)源。

[問題的解決方案]

根(gen)據本(ben)發(fa)明的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)壓(ya)器(qi)設置(zhi)在(zai)(zai)電(dian)(dian)源和(he)負載(zai)(zai)之間，并(bing)(bing)(bing)(bing)且由前級電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)和(he)后級電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)組(zu)成(cheng)(cheng)。變(bian)壓(ya)器(qi)包(bao)括作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)前級電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(a)開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)(lian)(lian)單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)，其由彼(bi)此(ci)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)(lian)(lian)連(lian)接的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)為(wei)2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)倍(bei)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)多個(ge)開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)組(zu)成(cheng)(cheng)，多個(ge)開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)包(bao)括從串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)(lian)(lian)單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)來看的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奇數(shu)編(bian)號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)和(he)偶(ou)(ou)數(shu)編(bian)號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)，奇數(shu)編(bian)號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)和(he)偶(ou)(ou)數(shu)編(bian)號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)被(bei)(bei)(bei)配(pei)置(zhi)為(wei)交替地接通(on)，開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)(lian)(lian)單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)整(zheng)體與電(dian)(dian)源并(bing)(bing)(bing)(bing)聯(lian)(lian)(lian)(lian)連(lian)接，以(yi)及(ji)(b)假(jia)設各個(ge)開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相互連(lian)接點(dian)(dian)(dian)和(he)開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)(lian)(lian)單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)個(ge)端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)點(dian)(dian)(dian)被(bei)(bei)(bei)視為(wei)總(zong)(zong)共(gong)m個(ge)節(jie)點(dian)(dian)(dian)并(bing)(bing)(bing)(bing)且從開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)(lian)(lian)單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)來看以(yi)1到(dao)m的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)順序的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)節(jie)點(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)容器(qi)，被(bei)(bei)(bei)設置(zhi)在(zai)(zai)第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)(yi)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)和(he)第(di)(di)(di)二電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)至少一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)上(shang)，第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)(yi)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)被(bei)(bei)(bei)配(pei)置(zhi)為(wei)組(zu)合(he)奇數(shu)節(jie)點(dian)(dian)(dian)并(bing)(bing)(bing)(bing)將奇數(shu)節(jie)點(dian)(dian)(dian)引導(dao)(dao)到(dao)第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)(yi)輸出端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)口(kou)，第(di)(di)(di)二電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)被(bei)(bei)(bei)配(pei)置(zhi)為(wei)組(zu)合(he)偶(ou)(ou)數(shu)節(jie)點(dian)(dian)(dian)并(bing)(bing)(bing)(bing)且將所述偶(ou)(ou)數(shu)節(jie)點(dian)(dian)(dian)引導(dao)(dao)到(dao)第(di)(di)(di)二輸出端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)口(kou)，電(dian)(dian)容器(qi)存在(zai)(zai)以(yi)對(dui)應(ying)于至少(m-1)個(ge)節(jie)點(dian)(dian)(dian)。變(bian)壓(ya)器(qi)包(bao)括作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)后級電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(c)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)(lian)(lian)單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)，其由彼(bi)此(ci)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)(lian)(lian)連(lian)接并(bing)(bing)(bing)(bing)且執行(xing)相反極性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)電(dian)(dian)操作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)對(dui)半導(dao)(dao)體元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)組(zu)成(cheng)(cheng)，元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)(lian)(lian)單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)連(lian)接到(dao)第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)(yi)輸出端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)口(kou)，而其另一(yi)(yi)(yi)(yi)端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)連(lian)接到(dao)第(di)(di)(di)二輸出端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)口(kou)，以(yi)及(ji)(d)電(dian)(dian)感(gan)器(qi)，被(bei)(bei)(bei)設置(zhi)在(zai)(zai)第(di)(di)(di)三(san)(san)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)和(he)第(di)(di)(di)四電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)至少一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)上(shang)，第(di)(di)(di)三(san)(san)電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)被(bei)(bei)(bei)配(pei)置(zhi)為(wei)組(zu)合(he)作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)(lian)(lian)單(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)個(ge)端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)個(ge)節(jie)點(dian)(dian)(dian)，并(bing)(bing)(bing)(bing)將兩(liang)個(ge)節(jie)點(dian)(dian)(dian)引導(dao)(dao)到(dao)負載(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)，第(di)(di)(di)四電(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)徑(jing)(jing)(jing)被(bei)(bei)(bei)配(pei)置(zhi)為(wei)將作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)一(yi)(yi)(yi)(yi)對(dui)半導(dao)(dao)體元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相互連(lian)接點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)節(jie)點(dian)(dian)(dian)引導(dao)(dao)到(dao)負載(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)(yi)(yi)(yi)端(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)，電(dian)(dian)感(gan)器(qi)存在(zai)(zai)以(yi)便對(dui)應(ying)于總(zong)(zong)共(gong)三(san)(san)個(ge)節(jie)點(dian)(dian)(dian)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)至少兩(liang)個(ge)節(jie)點(dian)(dian)(dian)。變(bian)壓(ya)器(qi)還包(bao)括控(kong)制(zhi)部(bu)，其被(bei)(bei)(bei)配(pei)置(zhi)為(wei)控(kong)制(zhi)開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)接通/斷開(kai)(kai)(kai)(kai)(on/off)操作(zuo)(zuo)(zuo)。

[發明的有益效果]

根據本(ben)發明(ming)的變(bian)壓(ya)器(qi)，可以(yi)提供一種具(ju)有小(xiao)尺寸和輕重量的創新的下一代(dai)變(bian)壓(ya)器(qi)，其不需要如在(zai)常規(gui)變(bian)壓(ya)器(qi)中使(shi)用(yong)的用(yong)于磁耦合、電磁感(gan)應或互感(gan)的線(xian)圈、鐵芯等。

附圖說明

[圖1]圖1是根據實施例示出作為變壓(ya)(ya)器的(de)基本形式的(de)變壓(ya)(ya)器的(de)電路圖。

[圖(tu)2]圖(tu)2是電(dian)路(lu)圖(tu)，其中(a)示(shi)出在圖(tu)1所示(shi)的(de)(de)4個(ge)開(kai)關(guan)中上側的(de)(de)兩(liang)個(ge)開(kai)關(guan)為(wei)(wei)接(jie)通(tong)，下側的(de)(de)兩(liang)個(ge)開(kai)關(guan)為(wei)(wei)斷開(kai)的(de)(de)實質連接(jie)狀(zhuang)態，以及(b)以階(jie)段狀(zhuang)示(shi)出與(a)相同的(de)(de)電(dian)路(lu)圖(tu)。

[圖(tu)3]圖(tu)3是電路圖(tu)，其中(a)示(shi)出(chu)在圖(tu)1所(suo)示(shi)的(de)(de)(de)四(si)個開關中下側的(de)(de)(de)兩個開關為接(jie)通，上側的(de)(de)(de)兩個開關為斷開的(de)(de)(de)實(shi)質連接(jie)狀態，以及(b)以階段狀示(shi)出(chu)與(a)相同的(de)(de)(de)電路圖(tu)。

[圖4]圖4是波(bo)形(xing)圖，其中上圖示出了到變壓器的(de)輸入(ru)電(dian)壓并且下圖示出了到變壓器的(de)輸入(ru)電(dian)流。

[圖(tu)5]圖(tu)5是示(shi)出電(dian)壓vm和電(dian)流im處于變換(huan)的(de)中間級的(de)波形圖(tu)。

[圖(tu)(tu)6]圖(tu)(tu)6是波形圖(tu)(tu)，其(qi)中(zhong)上圖(tu)(tu)示出了(le)來(lai)(lai)自變壓器的輸出電(dian)壓并且下(xia)圖(tu)(tu)示出了(le)來(lai)(lai)自變壓器的輸出電(dian)流。

[圖(tu)7]圖(tu)7是示出被開發為更實用的(de)(de)變壓器(qi)的(de)(de)示例的(de)(de)電路圖(tu)。

[圖8]圖8是示(shi)出(chu)“2c2l”變壓器中(zhong)的(de)前級電路的(de)主要部分的(de)拓撲變化的(de)電路圖。

[圖9]圖9是示(shi)出后級電路(lu)的(de)主要部(bu)分的(de)拓撲變化的(de)電路(lu)圖。

[圖(tu)10]圖(tu)10是示出“4c2l”變壓(ya)器中的(de)前級(ji)電路的(de)主要部分的(de)圖(tu)。

[圖(tu)11]圖(tu)11是示出在(zai)第(di)一(yi)(yi)電(dian)(dian)路徑(jing)(實線)中電(dian)(dian)容器(qi)的(de)(de)總(zong)數未(wei)減少的(de)(de)情況下的(de)(de)第(di)一(yi)(yi)電(dian)(dian)路徑(jing)的(de)(de)電(dian)(dian)路變(bian)化的(de)(de)圖(tu)。

[圖12]圖12是示(shi)出在(zai)第一電(dian)路徑(實(shi)線)中電(dian)容器的總(zong)數未減少的情(qing)況下(xia)的第一電(dian)路徑的其他電(dian)路變化的圖。

[圖(tu)(tu)13]圖(tu)(tu)13是示(shi)出在(zai)圖(tu)(tu)10所(suo)示(shi)的(de)第一電路徑(實線)中(zhong)電容(rong)器(qi)的(de)總數減少一個的(de)情(qing)況下的(de)第一電路徑的(de)電路變(bian)化的(de)圖(tu)(tu)。

[圖(tu)14]圖(tu)14是示出圖(tu)10所示的(de)(de)第(di)二電路徑(虛(xu)線)的(de)(de)電路變(bian)化的(de)(de)圖(tu)。

[圖15]圖15是(shi)示(shi)出“6c2l”變壓(ya)器中的(de)前(qian)級電(dian)路的(de)主要部(bu)分的(de)圖。

[圖(tu)16]圖(tu)16是(shi)示出(chu)在圖(tu)15中第一電路(lu)徑(實(shi)線)或第二電路(lu)徑(虛線)中電容器(qi)的(de)總數(shu)減少一個的(de)情況下的(de)電路(lu)變(bian)化的(de)圖(tu)。

[圖17]圖17是示出當奇數或偶數編(bian)號(hao)的(de)開(kai)關從接通(tong)變(bian)(bian)為斷(duan)開(kai)并再(zai)次變(bian)(bian)為接通(tong)時的(de)開(kai)關電壓(ya)(漏極至(zhi)源極電壓(ya))的(de)改變(bian)(bian)的(de)曲(qu)線圖。

[圖(tu)(tu)18]圖(tu)(tu)18是示出圖(tu)(tu)17所(suo)示的(de)、當(dang)水(shui)平軸(zhou)上(shang)的(de)時間被放大(da)的(de)從斷開到接通的(de)改(gai)變的(de)曲線圖(tu)(tu)。

[圖(tu)19]圖(tu)19是示(shi)出zvt與設(she)定為“長”、“中(zhong)”和“短”的(de)(de)死區時間長度之間的(de)(de)關(guan)系(xi)的(de)(de)曲線(xian)圖(tu)。

[圖(tu)20]圖(tu)20是電(dian)(dian)路(lu)圖(tu)，其(qi)中圖(tu)7所(suo)示(shi)的二極管和(he)泄(xie)放電(dian)(dian)阻器被省略(lve)而(er)是示(shi)出(chu)了各(ge)開關所(suo)具有(you)的浮置電(dian)(dian)容。

[圖(tu)(tu)21]圖(tu)(tu)21是與圖(tu)(tu)20相同的背景(jing)的電路圖(tu)(tu)，其中(zhong)還(huan)示(shi)出(chu)了在第(di)二半時間τ2中(zhong)的電流(liu)路徑。

[圖(tu)(tu)22]圖(tu)(tu)22是示(shi)出在電感器中流(liu)動的電流(liu)的波形(xing)的示(shi)例的曲線圖(tu)(tu)。

[圖(tu)23]圖(tu)23是(shi)示(shi)出(chu)圖(tu)22所示(shi)波形的峰值附近部分的放(fang)大圖(tu)。

[圖24]圖24是示出圖23中的(de)波形沿時間(jian)軸方向(xiang)(向(xiang)右方向(xiang))延伸的(de)圖。

[圖25]圖25是示(shi)出條(tiao)件1的情況下的死區時間(jian)τ[ns]和效率[％]之(zhi)間(jian)的關系(xi)的曲線圖。

[圖(tu)(tu)26]圖(tu)(tu)26是表示條件1的(de)情況下(xia)的(de)變壓器的(de)死(si)區時間τ[ns]和輸出功率(lv)[w]之間的(de)關(guan)系的(de)曲線(xian)圖(tu)(tu)。

[圖27]圖27是示出(chu)條件2的(de)情況下(xia)的(de)死區(qu)時間τ[ns]和(he)效率[％]之間的(de)關系的(de)曲線圖。

[圖(tu)28]圖(tu)28是示(shi)出(chu)條件(jian)2的(de)情況下的(de)變(bian)壓器的(de)死區時間τ[ns]和輸出(chu)功率[w]之(zhi)間的(de)關(guan)系的(de)曲線圖(tu)。

[圖(tu)29]圖(tu)29是示出條件3的(de)(de)(de)情況下的(de)(de)(de)死區時間τ[ns]和效率[％]之(zhi)間的(de)(de)(de)關系的(de)(de)(de)曲線圖(tu)。

[圖(tu)30]圖(tu)30是表示條(tiao)件(jian)3的(de)(de)情況下的(de)(de)變壓器的(de)(de)死(si)區時間τ[ns]和輸出(chu)功率[w]之間的(de)(de)關系(xi)的(de)(de)曲線圖(tu)。

[圖31]圖31是示(shi)出條件4的(de)情況下的(de)死區(qu)時間τ[ns]和效率[％]之間的(de)關系的(de)曲(qu)線圖。

[圖(tu)32]圖(tu)32是示出(chu)條件4的(de)情況下的(de)變壓器的(de)死區時間(jian)τ[ns]和輸出(chu)功率(lv)[w]之間(jian)的(de)關系的(de)曲線圖(tu)。

[圖33]圖33是示出條(tiao)件5的(de)情況下的(de)死區時間τ[ns]和效率[％]之間的(de)關系的(de)曲線圖。

[圖(tu)34]圖(tu)34是示出條件5的(de)(de)情況下的(de)(de)變壓(ya)器的(de)(de)死區時間τ[ns]和(he)輸(shu)出功率[w]之(zhi)間的(de)(de)關系(xi)的(de)(de)曲線圖(tu)。

[圖(tu)35]圖(tu)35是示(shi)出(chu)條件6的(de)情況下的(de)死區(qu)時間τ[ns]和效率(lv)[％]之(zhi)間的(de)關系的(de)曲線圖(tu)。

[圖(tu)(tu)36]圖(tu)(tu)36是示出條件6的(de)(de)情況(kuang)下(xia)的(de)(de)變壓器(qi)的(de)(de)死區時間τ[ns]和輸出功率[w]之間的(de)(de)關(guan)系的(de)(de)曲線圖(tu)(tu)。

[圖37]圖37是示出條件7的情(qing)況下的死區時間τ[ns]和效率[％]之間的關系的曲線(xian)圖。

[圖(tu)(tu)38]圖(tu)(tu)38是示(shi)出條件7的情況下的變壓器(qi)的死區時間(jian)τ[ns]和輸出功率[w]之間(jian)的關(guan)系(xi)的曲線圖(tu)(tu)。

[圖(tu)39]圖(tu)39是(shi)示出條件8的(de)情(qing)況下的(de)死區時間(jian)τ[ns]和(he)效(xiao)率[％]之(zhi)間(jian)的(de)關系(xi)的(de)曲(qu)線圖(tu)。

[圖40]圖40是示出(chu)條(tiao)件8的(de)情況下的(de)變壓器的(de)死區時間τ[ns]和輸出(chu)功率[w]之間的(de)關系的(de)曲線圖。

[圖(tu)41]圖(tu)41是示出(chu)條件9的情況下的死區時(shi)間τ[ns]和效率[％]之間的關(guan)系的曲線圖(tu)。

[圖(tu)(tu)(tu)42]圖(tu)(tu)(tu)42是示出條(tiao)件9的情況下的變壓器的死(si)區時間(jian)τ[ns]和輸出功率(lv)[w]之間(jian)的關系(xi)的曲線圖(tu)(tu)(tu)。

[圖(tu)43]圖(tu)43是示出條件10的情況下的死區(qu)時間τ[ns]和(he)效率[％]之間的關系的曲線(xian)圖(tu)。

[圖(tu)44]圖(tu)44是示出條件10的(de)(de)情況下的(de)(de)變壓器的(de)(de)死(si)區時(shi)間τ[ns]和(he)輸出功率[w]之間的(de)(de)關系的(de)(de)曲線圖(tu)。

具體實施方式

[實施例的概述]

本(ben)發明實施例的概(gai)述至少包(bao)括以下。

(1)設置在電(dian)源和負(fu)載之(zhi)間(jian)的變壓(ya)器由(you)前級電(dian)路和后級電(dian)路組成(cheng)。

變壓(ya)器包(bao)括(kuo)：作為前級(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)(de)(de)，(a)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)串聯(lian)單(dan)元(yuan)，其(qi)由彼此(ci)串聯(lian)連接(jie)(jie)的(de)(de)(de)為2的(de)(de)(de)倍數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)多(duo)(duo)個(ge)(ge)(ge)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)組成，多(duo)(duo)個(ge)(ge)(ge)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)包(bao)括(kuo)從開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)串聯(lian)單(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)兩(liang)端中的(de)(de)(de)一端來看的(de)(de)(de)奇(qi)(qi)數(shu)(shu)(shu)編(bian)號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)和(he)偶(ou)數(shu)(shu)(shu)編(bian)號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)，奇(qi)(qi)數(shu)(shu)(shu)編(bian)號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)和(he)偶(ou)數(shu)(shu)(shu)編(bian)號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)被(bei)配(pei)置(zhi)(zhi)為交替地接(jie)(jie)通(tong)，開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)串聯(lian)單(dan)元(yuan)作為整(zheng)體與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源并聯(lian)連接(jie)(jie)，以及(b)假設各個(ge)(ge)(ge)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)相(xiang)互連接(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)和(he)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)串聯(lian)單(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)兩(liang)個(ge)(ge)(ge)端點(dian)(dian)(dian)被(bei)視為總共m個(ge)(ge)(ge)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)并且從開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)串聯(lian)單(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)兩(liang)端中的(de)(de)(de)一端來看以1到(dao)(dao)m的(de)(de)(de)順(shun)序的(de)(de)(de)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容器，被(bei)設置(zhi)(zhi)在(zai)第(di)(di)(di)一電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路徑(jing)(jing)和(he)第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路徑(jing)(jing)的(de)(de)(de)至少(shao)一個(ge)(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路徑(jing)(jing)上(shang)，第(di)(di)(di)一電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路徑(jing)(jing)被(bei)配(pei)置(zhi)(zhi)為組合奇(qi)(qi)數(shu)(shu)(shu)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)并將(jiang)奇(qi)(qi)數(shu)(shu)(shu)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)引導到(dao)(dao)第(di)(di)(di)一輸(shu)出端口，第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路徑(jing)(jing)被(bei)配(pei)置(zhi)(zhi)為組合偶(ou)數(shu)(shu)(shu)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)并且將(jiang)偶(ou)數(shu)(shu)(shu)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)引導到(dao)(dao)第(di)(di)(di)二(er)(er)(er)輸(shu)出端口，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容器存在(zai)以對應(ying)于至少(shao)(m-1)個(ge)(ge)(ge)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容器存在(zai)以對應(ying)于至少(shao)(m-1)個(ge)(ge)(ge)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)。

另外(wai)，變(bian)壓器(qi)包括，作為后級(ji)電(dian)(dian)路的(de)，(c)元件(jian)串(chuan)聯(lian)單元，其(qi)由(you)彼(bi)此串(chuan)聯(lian)連接并且執行相反極性的(de)導(dao)電(dian)(dian)操作的(de)一(yi)(yi)(yi)對半(ban)導(dao)體(ti)元件(jian)組成，元件(jian)串(chuan)聯(lian)單元的(de)兩(liang)(liang)(liang)端中的(de)一(yi)(yi)(yi)端連接到第(di)一(yi)(yi)(yi)輸出端口，而其(qi)另一(yi)(yi)(yi)端連接到第(di)二輸出端口，以及(ji)(d)電(dian)(dian)感器(qi)，被設(she)置(zhi)在第(di)三(san)(san)電(dian)(dian)路徑(jing)和第(di)四電(dian)(dian)路徑(jing)的(de)至少一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)電(dian)(dian)路徑(jing)上(shang)，第(di)三(san)(san)電(dian)(dian)路徑(jing)被配(pei)置(zhi)為組合作為元件(jian)串(chuan)聯(lian)單元的(de)兩(liang)(liang)(liang)個(ge)(ge)端點的(de)兩(liang)(liang)(liang)個(ge)(ge)節(jie)(jie)點，并將(jiang)(jiang)兩(liang)(liang)(liang)個(ge)(ge)節(jie)(jie)點引導(dao)到負(fu)載的(de)兩(liang)(liang)(liang)端，第(di)四電(dian)(dian)路徑(jing)被配(pei)置(zhi)為將(jiang)(jiang)作為一(yi)(yi)(yi)對半(ban)導(dao)體(ti)元件(jian)的(de)相互(hu)連接點的(de)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)節(jie)(jie)點引導(dao)到負(fu)載的(de)另一(yi)(yi)(yi)端，電(dian)(dian)感器(qi)存在以便對應于總共(gong)三(san)(san)個(ge)(ge)節(jie)(jie)點中的(de)至少兩(liang)(liang)(liang)個(ge)(ge)節(jie)(jie)點。

變壓器(qi)還(huan)包括控制(zhi)部，其被配置為控制(zhi)開關的接通/斷開操作(zuo)。

如上述(1)所配置的變(bian)(bian)壓器(qi)可以(yi)通過包(bao)括(kuo)(kuo)前(qian)級電(dian)(dian)路和(he)后級電(dian)(dian)路的電(dian)(dian)路配置并通過開關來執行變(bian)(bian)換。使用該變(bian)(bian)壓器(qi)作為電(dian)(dian)力變(bian)(bian)壓器(qi)使得不需要使用包(bao)括(kuo)(kuo)線圈、鐵芯等的常規變(bian)(bian)壓器(qi)。因(yin)此(ci)(ci)，有(you)可能(neng)實(shi)現(xian)變(bian)(bian)壓器(qi)的顯著(zhu)的尺寸減小和(he)重量(liang)減輕，并因(yin)此(ci)(ci)相應地實(shi)現(xian)成本降低(di)。此(ci)(ci)外，還解決了在高頻變(bian)(bian)壓器(qi)中(zhong)出現(xian)的寄生電(dian)(dian)容和(he)磁場泄漏的發生，因(yin)此(ci)(ci)可以(yi)實(shi)現(xian)具有(you)低(di)損耗的變(bian)(bian)壓器(qi)。對于(yu)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)，可以(yi)使用ac電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)或(huo)dc電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)。

(2)此外，在上述(shu)(1)中所述(shu)的(de)(de)(de)變壓器中，假設從死區(qu)時(shi)(shi)(shi)間(jian)開(kai)(kai)(kai)始(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)刻(ke)(ke)到(dao)死區(qu)時(shi)(shi)(shi)間(jian)結束時(shi)(shi)(shi)刻(ke)(ke)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)段是(shi)(shi)死區(qu)時(shi)(shi)(shi)間(jian)τ，死區(qu)時(shi)(shi)(shi)間(jian)開(kai)(kai)(kai)始(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)刻(ke)(ke)是(shi)(shi)奇數(shu)編號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)控制和(he)偶數(shu)編號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)控制都是(shi)(shi)斷開(kai)(kai)(kai)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)，死區(qu)時(shi)(shi)(shi)間(jian)結束時(shi)(shi)(shi)刻(ke)(ke)是(shi)(shi)奇數(shu)編號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)或偶數(shu)編號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)控制是(shi)(shi)接通的(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)。在這種情況(kuang)下，在死區(qu)時(shi)(shi)(shi)間(jian)開(kai)(kai)(kai)始(shi)(shi)時(shi)(shi)(shi)刻(ke)(ke)之(zhi)后，控制部可以計(ji)算(suan)第(di)一(yi)(yi)半時(shi)(shi)(shi)間(jian)τ1和(he)第(di)二半時(shi)(shi)(shi)間(jian)τ2，第(di)一(yi)(yi)半時(shi)(shi)(shi)間(jian)τ1基于(yu)在半導(dao)體(ti)(ti)元(yuan)件中的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)處于(yu)導(dao)電(dian)(dian)狀(zhuang)態時(shi)(shi)(shi)，從電(dian)(dian)感(gan)器移動(dong)到(dao)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)浮置電(dian)(dian)容(rong)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)荷來計(ji)算(suan)，第(di)二半時(shi)(shi)(shi)間(jian)τ2基于(yu)在另一(yi)(yi)個(ge)半導(dao)體(ti)(ti)元(yuan)件處于(yu)導(dao)電(dian)(dian)狀(zhuang)態時(shi)(shi)(shi)，從電(dian)(dian)感(gan)器移動(dong)到(dao)開(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)浮置電(dian)(dian)容(rong)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)荷來計(ji)算(suan)，以及控制部可以基于(yu)第(di)一(yi)(yi)半時(shi)(shi)(shi)間(jian)τ1和(he)第(di)二半時(shi)(shi)(shi)間(jian)τ2，確定(ding)死區(qu)時(shi)(shi)(shi)間(jian)τ。

在這種(zhong)情況下，可以基于(yu)(yu)在死區(qu)時(shi)間(jian)(jian)期間(jian)(jian)集中于(yu)(yu)電荷的移動而(er)計算的時(shi)間(jian)(jian)τ1和τ2來確定適當的死區(qu)時(shi)間(jian)(jian)τ，從而(er)實現(xian)零伏轉變(zvt)。

(3)此外，在上述(shu)(2)所述(shu)的變壓(ya)器中，控制部優(you)選地在已經移動到浮(fu)置(zhi)電容(rong)的電荷返(fan)回到電感器之(zhi)前(qian)，終結死區時(shi)間τ。

當移動到浮(fu)置電(dian)容(rong)的電(dian)荷返回時(shi)，開關電(dian)壓(ya)(ya)再次(ci)增加。然(ran)而，通過(guo)在電(dian)荷返回之(zhi)前(qian)終(zhong)結死(si)區(qu)時(shi)間τ，可(ke)以防止開關電(dian)壓(ya)(ya)再次(ci)增加。

(4)此外，在上述(3)所(suo)述的(de)變壓器中，假設開關的(de)開關周期(qi)為t，電感器的(de)電感為l，以(yi)及負載的(de)電阻值為r3，則死區時間τ滿足以(yi)下關系：

τ1+τ2≤τ≤τ0+(τ2/2)+τ1

其中

其(qi)中(zhong)n代表(biao)浮置電容cds的(de)數(shu)目，cnds代表(biao)第n個浮置電容，每(mei)個根號中(zhong)的(de)值的(de)符號為正，并且滿足τ1<τ2。

在這種情況(kuang)下，可以精確地(di)確定(ding)死區時間τ的最(zui)佳范圍(wei)，從(cong)而(er)可靠地(di)實現零電壓轉變(bian)。

(5)取決于(yu)后級電(dian)路的(de)拓撲(pu)，可以采用以下配置代替上述(4)。假設開關的(de)開關周期為t，電(dian)感(gan)(gan)器的(de)電(dian)感(gan)(gan)中對于(yu)死區占(zhan)主導地位的(de)電(dian)感(gan)(gan)為l1，負載的(de)電(dian)阻值(zhi)為r3，則死區時間(jian)τ滿足以下關系：

τ1+τ2≤τ≤τ0+τ1

其中

其(qi)中(zhong)(zhong)n代表(biao)浮置電(dian)容cds的數目，cnds代表(biao)第(di)n個浮置電(dian)容，每(mei)個根號中(zhong)(zhong)的值的符號為正，并且滿(man)足τ1<τ2。

[實施例的細節]

在下文中，將(jiang)參考附(fu)圖詳細描述(shu)實施(shi)例。

“基本電路的示例”

圖(tu)1是(shi)示出作為(wei)根據本實(shi)施例的(de)變壓(ya)器(qi)(qi)的(de)基本形式的(de)變壓(ya)器(qi)(qi)1的(de)電路圖(tu)。如圖(tu)1所示，變壓(ya)器(qi)(qi)1設置在(zai)交流電源(yuan)2和(he)(he)負載r之間(r也代表(biao)電阻值(zhi))。變壓(ya)器(qi)(qi)1包括一對電容器(qi)(qi)c1和(he)(he)c2，一對電感器(qi)(qi)l1和(he)(he)l2，四個開(kai)(kai)關sr1、sr2、sb1和(he)(he)sb2以及執行(xing)開(kai)(kai)關sr1、sr2、sb1和(he)(he)sb2的(de)接通(tong)/斷開(kai)(kai)控制的(de)控制部3。控制部3的(de)開(kai)(kai)關頻率例如約為(wei)1mhz。

一對(dui)電(dian)容器c1和(he)(he)c2可(ke)以具有相同的電(dian)容值(zhi)，或者可(ke)以具有不(bu)同的電(dian)容值(zhi)。這同樣適用(yong)于一對(dui)電(dian)感器l1和(he)(he)l2的電(dian)感值(zhi)。

開(kai)關(guan)(guan)(guan)sr1、sr2、sb1和(he)sb2和(he)控制部3形成(cheng)(cheng)開(kai)關(guan)(guan)(guan)器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)4，開(kai)關(guan)(guan)(guan)器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)4開(kai)關(guan)(guan)(guan)變壓(ya)器(qi)(qi)1的(de)電路連(lian)接(jie)狀態。開(kai)關(guan)(guan)(guan)sr1和(he)sr2彼(bi)(bi)此同步(bu)操作(zuo)，開(kai)關(guan)(guan)(guan)sb1和(he)sb2彼(bi)(bi)此同步(bu)操作(zuo)。一(yi)對開(kai)關(guan)(guan)(guan)sr1和(he)sr2以及一(yi)對開(kai)關(guan)(guan)(guan)sb1和(he)sb2如(ru)此操作(zuo)以便排(pai)他地彼(bi)(bi)此交替地接(jie)通。開(kai)關(guan)(guan)(guan)sr1、sr2、sb1和(he)sb2是(shi)例(li)如(ru)由(you)sic元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)或gan元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)形成(cheng)(cheng)的(de)半導(dao)體開(kai)關(guan)(guan)(guan)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)。sic元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)或gan元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)允(yun)許比(bi)例(li)如(ru)si元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)更(geng)快(kuai)地進行開(kai)關(guan)(guan)(guan)。此外，可以獲得(de)足夠的(de)耐壓(ya)(例(li)如(ru)，每個(ge)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)甚至可以是(shi)6kv)，而不需(xu)要連(lian)接(jie)這種元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)的(de)多個(ge)級(ji)。

在圖1中，一對(dui)(dui)電容器(qi)c1和c2經由(you)連(lian)接(jie)點(dian)m1彼此串聯連(lian)接(jie)。交流(liu)電源2連(lian)接(jie)在該串聯單元的(de)兩端(duan)之間(jian)。輸(shu)入電壓vin施加(jia)到一對(dui)(dui)電容器(qi)c1和c2的(de)串聯單元，使得(de)輸(shu)入電流(liu)iin流(liu)動(dong)。

該(gai)一對電(dian)(dian)感器(qi)l1和l2經由連(lian)接(jie)點m2彼此串聯連(lian)接(jie)。在該(gai)串聯單元(yuan)的(de)兩端(duan)之(zhi)間，經由電(dian)(dian)容器(qi)c1和c2施(shi)加(jia)輸(shu)入電(dian)(dian)壓vm，使得(de)電(dian)(dian)流im流動。當開關(guan)sr2和sb2中(zhong)的(de)一個(ge)接(jie)通時，電(dian)(dian)流在負(fu)載(zai)r中(zhong)流動。這(zhe)里，施(shi)加(jia)到(dao)負(fu)載(zai)r的(de)電(dian)(dian)壓是(shi)(shi)vout，并且從變壓器(qi)1流到(dao)負(fu)載(zai)r的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)流是(shi)(shi)iout。

在(zai)(zai)圖(tu)(tu)2中(zhong)，(a)是示(shi)(shi)出當在(zai)(zai)圖(tu)(tu)1的(de)(de)(de)四個(ge)開關sr1、sr2、sb1和sb2中(zhong)，上側的(de)(de)(de)兩個(ge)開關sr1和sr2接通(tong)以及下側的(de)(de)(de)兩個(ge)開關sb1和sb2斷開時的(de)(de)(de)實(shi)質(zhi)的(de)(de)(de)連接狀態(tai)的(de)(de)(de)電路圖(tu)(tu)。在(zai)(zai)圖(tu)(tu)中(zhong)，圖(tu)(tu)1中(zhong)的(de)(de)(de)開關器(qi)件(jian)4未(wei)被(bei)示(shi)(shi)出。在(zai)(zai)圖(tu)(tu)2中(zhong)，(b)是以階(jie)段狀示(shi)(shi)出與(a)相同的(de)(de)(de)電路圖(tu)(tu)。

另一方面，在(zai)圖3中(zhong)，(a)是(shi)示出當在(zai)四(si)個開(kai)關sr1、sr2、sb1和sb2中(zhong)，下側的(de)(de)兩(liang)個開(kai)關sb1和sb2為接通，并且上(shang)側的(de)(de)兩(liang)個開(kai)關sr1和sr2斷(duan)開(kai)時的(de)(de)實質的(de)(de)連接狀(zhuang)態的(de)(de)電(dian)路(lu)圖。在(zai)圖3中(zhong)，(b)是(shi)以階段(duan)狀(zhuang)示出與(yu)(a)相同的(de)(de)電(dian)路(lu)圖。

雖然圖(tu)2和(he)(he)(he)圖(tu)3所(suo)示的(de)(de)狀態交(jiao)替(ti)重復，經(jing)由(you)電(dian)(dian)容(rong)器c1和(he)(he)(he)c2的(de)(de)串聯(lian)單(dan)元的(de)(de)連(lian)(lian)接點m1獲(huo)得(de)的(de)(de)電(dian)(dian)壓變為經(jing)由(you)電(dian)(dian)感器l1和(he)(he)(he)l2的(de)(de)串聯(lian)單(dan)元的(de)(de)連(lian)(lian)接點m2獲(huo)得(de)的(de)(de)電(dian)(dian)壓。也就是說(shuo)，電(dian)(dian)路配置由(you)包括一對電(dian)(dian)容(rong)器c1和(he)(he)(he)c2的(de)(de)前(qian)級(ji)電(dian)(dian)路和(he)(he)(he)包括一對電(dian)(dian)感器l1和(he)(he)(he)l2的(de)(de)后級(ji)電(dian)(dian)路組成(cheng)，并且在(zai)每級(ji)處，通(tong)過(guo)開關(guan)(guan)將相對于(yu)輸入的(de)(de)輸出極(ji)性反轉。關(guan)(guan)于(yu)電(dian)(dian)容(rong)器c1和(he)(he)(he)c2，其電(dian)(dian)流(liu)方(fang)向通(tong)過(guo)開關(guan)(guan)交(jiao)替(ti)反轉。關(guan)(guan)于(yu)電(dian)(dian)感器l1和(he)(he)(he)l2，其電(dian)(dian)壓的(de)(de)方(fang)向通(tong)過(guo)開關(guan)(guan)交(jiao)替(ti)地反轉。

這里，可以(yi)估(gu)計當輸出時輸入電壓(ya)變(bian)為1/4。這將在(zai)下面邏輯證明。

在圖2中，vin是(shi)來自ac電源2的(de)輸入電壓(ya)(ya)，vout是(shi)施加(jia)到負載r的(de)電壓(ya)(ya)，v1是(shi)施加(jia)到電容器(qi)c1的(de)電壓(ya)(ya)，v2是(shi)施加(jia)到電容器(qi)c2的(de)電壓(ya)(ya)，i1是(shi)流(liu)過電感器(qi)l1的(de)電流(liu)，以(yi)及(ji)i2是(shi)流(liu)過電感器(qi)l2的(de)電流(liu)。在這種(zhong)情(qing)況下(xia)，滿足以(yi)下(xia)表達式(shi)。

為(wei)了簡化計算(suan)，假設(she)電(dian)容器c1和c2具(ju)有(you)相同的(de)電(dian)容值c，并且電(dian)感器l1和l2具(ju)有(you)相同的(de)電(dian)感值l

-vin＝v1-v2

上(shang)述表達式(shi)(shi)被變換(huan)為如下的v1，i1和i2的表達式(shi)(shi)。

這里，如果設置(zhi)ri1＝v3和ri2＝v4，則(ze)獲得(de)以下等式1。

(等式1)

與(yu)圖(tu)2一(yi)樣(yang)，在圖(tu)3中(zhong)，vin是(shi)(shi)來自ac電源2的(de)(de)輸(shu)入電壓(ya)，vout是(shi)(shi)施(shi)加到負載r的(de)(de)電壓(ya)，v1是(shi)(shi)施(shi)加到電容(rong)器c1的(de)(de)電壓(ya)，v2是(shi)(shi)施(shi)加到電容(rong)器c2的(de)(de)電壓(ya)，i1是(shi)(shi)流(liu)過電感(gan)器l1的(de)(de)電流(liu)，以及i2是(shi)(shi)流(liu)過電感(gan)器l2的(de)(de)電流(liu)。在這(zhe)種情(qing)況下，滿足以下表達式。

-vin＝:v1-v2

上述表達(da)式被變換為(wei)如下(xia)的v1，i1和i2的表達(da)式。

這里，如果設置ri1＝v3和ri2＝v4，則(ze)獲得以下等式2。

(等式2)

這里，難以從上述兩種(zhong)狀態導出精(jing)確解。因此(ci)，以下條件(jian)在被認為不會引起實際問(wen)題的范圍內被設定。

(1)在輸入電壓的(de)(de)頻(pin)率fo下(xia)，l的(de)(de)阻抗(kang)(電抗(kang))充分小于電阻值。也就是(shi)說，滿(man)足2πf0l&lt;<r。優(you)選地(di)(di)，由不等式符號表示的(de)(de)差(cha)例如是(shi)一位數字差(cha)或(huo)更(geng)大，或(huo)更(geng)優(you)選地(di)(di)，兩位數字差(cha)或(huo)更(geng)大。因此，可以獲得具(ju)有較少(shao)失(shi)真的(de)(de)更(geng)穩定的(de)(de)變換操作。

(2)在(zai)(zai)開關頻率fs下(xia)(xia)，c的阻(zu)抗(kang)(電抗(kang))充(chong)分(fen)小于(yu)電阻(zu)值(zhi)r，但是(shi)(shi)在(zai)(zai)輸入電壓(ya)的頻率fo下(xia)(xia)，c的阻(zu)抗(kang)(電抗(kang))充(chong)分(fen)大(da)于(yu)電阻(zu)值(zhi)。也(ye)就是(shi)(shi)說，滿足(zu)1/(2πfsc)<<r<<1/(2πf0c)。優(you)選地，由不(bu)等式符號(hao)表示(shi)的差(cha)例(li)如是(shi)(shi)一(yi)位數字(zi)差(cha)或更大(da)，或更優(you)選地，兩位數字(zi)差(cha)或更大(da)。因(yin)此，可以獲(huo)得具有(you)較少失真的更穩定的變換操作(zuo)。

(3)在一個開關周(zhou)期中，輸入電壓幾乎不變化。

因(yin)此(ci)，vin(t+δt)＝vin(t)(0≤δt≤1/fs)

(4)系統(tong)穩定，并以時段(duan)(1/fs)返回到相同狀態(tai)。

因(yin)此(ci)，vx(t+(1/fs))≈vx(t)(x＝1，2，3，4)

如果(guo)在(zai)0≤t≤(1/2fs)的(de)時段期間開關sr1和sr2變為接(jie)通，并且在(zai)(1/2fs)≤t≤(1/fs)的(de)時段期間開關sb1和sb2變為接(jie)通，則通過約t＝0的(de)等(deng)式(shi)1的(de)初級近(jin)似(si)獲得(de)以下(xia)等(deng)式(shi)3。此外(wai)，通過約t＝(1/2fs)的(de)等(deng)式(shi)2的(de)初步(bu)近(jin)似(si)獲得(de)以下(xia)等(deng)式(shi)4。

(等式3)

在上述(shu)等式3中(zhong)，在第(di)三級處的表達式的右側的第(di)三項，即(ji)-(1/2){vin(1/2fs)-vin(0)}充分接近于零。

(等式4)

在(zai)上述(shu)等式(shi)4中，在(zai)第三級處(chu)的(de)(de)表達式(shi)的(de)(de)右側的(de)(de)第三項(xiang)，即-(1/2){vin(1/fs)-vin(1/2fs)}充(chong)分接近于(yu)零。

這里，如果等式3和(he)4中的(de)v1、v3和(he)v4各(ge)自鏈接，也(ye)就是說，用v1(0)＝v1(1/fs)，v3(0)＝v3(1/fs)和(he)v4(0)＝v4(1/fs)，此外，如果設置(zhi)δt＝1/(2fs)，則滿足(zu)以(yi)下表(biao)達式。

-v3(0)-v4(0)≈v1(δt)+v3(δt)+v4(δt)+vin(δt)

v1(0)-v3(0)-v4(0)≈v3(δt)+v4(δt)

v4(0)≈v3(δt)

如果(guo)取以上(就在上面)所示(shi)的(de)第一級(ji)和(he)第二級(ji)的(de)表達式(shi)的(de)和(he)，則獲得以下表達式(shi)。

vin＝-2{v3(0)+v4(0)+v3(δt)+v4(δt)}+v1(0)-v1(δt)

這(zhe)里，根據(ju)表達式(shi)3的第三級的表達式(shi)，獲得v1(0)-v1(δt)＝(1/4fscr))v4(0)。

另外，獲得-vout＝r(i1+i2)＝v3+v4，并且(qie)始終滿足該(gai)表達式(shi)。因此，獲得以(yi)下結(jie)論表達式(shi)。

這(zhe)里，為了(le)簡化(hua)，假設(she)值(zhi)(zhi)(zhi)c是相同的值(zhi)(zhi)(zhi)，值(zhi)(zhi)(zhi)l是相同的值(zhi)(zhi)(zhi)。然而(er)，即(ji)使這(zhe)些值(zhi)(zhi)(zhi)是不(bu)同的值(zhi)(zhi)(zhi)，也可以通過類似的表達式開發(fa)來導出相同的結果。

在(zai)(zai)結論表達式(shi)中，在(zai)(zai)最下級(ji)的(de)(de)(de)表達式(shi)的(de)(de)(de)右手側(ce)的(de)(de)(de)第(di)(di)二(er)項(xiang)比第(di)(di)一(yi)項(xiang)充分小，因此可(ke)以(yi)被忽略。因此，無論負(fu)載(zai)變化(r值的(de)(de)(de)變化)，vin≈4vout都滿(man)足，并且(qie)輸出(chu)電(dian)(dian)(dian)壓約為(wei)輸入(ru)電(dian)(dian)(dian)壓的(de)(de)(de)1/4。由(you)于除(chu)了負(fu)載(zai)r之外沒(mei)有發生(sheng)損耗(hao)，輸出(chu)電(dian)(dian)(dian)流大約是輸入(ru)電(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)(de)四倍(bei)，并且(qie)輸入(ru)阻抗是電(dian)(dian)(dian)阻值r的(de)(de)(de)十(shi)六倍(bei)。

作為電路參(can)數(shu)條(tiao)件，關于電感(gan)，滿足2πf0l<<r。此外，關于電容，滿足1/(2πfsc)<<r<<1/(2πf0c)。如(ru)(ru)果滿足該電路參(can)數(shu)條(tiao)件，則可(ke)靠地(di)實現電壓變(bian)換(huan)比與負(fu)載變(bian)化無關地(di)恒定，并且(qie)獲得(de)具有較少失真的更穩(wen)定的變(bian)換(huan)操作。優(you)選地(di)，由不等式符號表示的差(cha)例如(ru)(ru)是一位數(shu)字差(cha)或更大(da)，或更優(you)選地(di)，兩位數(shu)字差(cha)或更大(da)。

圖(tu)4是上圖(tu)示(shi)出對變壓器1的輸(shu)入電(dian)壓，下圖(tu)示(shi)出對變壓器1的輸(shu)入電(dian)流的波形圖(tu)。

圖5是示出(chu)在變換(huan)的(de)中間(jian)級的(de)電壓vm和電流im的(de)波(bo)形(xing)圖。實際上，它們由基于開關的(de)脈沖序列組成，并且作為整體具(ju)有如(ru)圖5所示的(de)波(bo)形(xing)。

圖6是上圖示(shi)出(chu)來自變壓(ya)器1的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)，下圖示(shi)出(chu)來自變壓(ya)器1的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)的(de)波形(xing)圖。從比較(jiao)圖4和(he)圖6可(ke)以明顯的(de)看出(chu)，電(dian)壓(ya)變換為1/4，與此同時，電(dian)流(liu)變為4倍。

圖1所示的(de)(de)變壓器1由包括(kuo)開(kai)關sr1和(he)sb1以及(ji)電容器c1和(he)c2的(de)(de)前級(ji)電路(lu)1f和(he)包括(kuo)開(kai)關sr2和(he)sb2以及(ji)電感器l1和(he)l2的(de)(de)后級(ji)電路(lu)1r組成。前級(ji)電路(lu)1f和(he)后級(ji)電路(lu)1r的(de)(de)電路(lu)配置可以拓撲表示如下。

也就是說(shuo)，前級電(dian)路1f包括(kuo)下面描述的“開關串聯(lian)單元(yuan)”和“電(dian)容器”。

“開(kai)關(guan)串聯(lian)單元”由彼此(ci)串聯(lian)連接的(de)兩個(ge)開(kai)關(guan)(sr1和sb1)組成(cheng)。從串聯(lian)單元的(de)兩端的(de)一端(舉例來(lai)說，上端)看，奇數編(bian)號的(de)開(kai)關(guan)(sr1)和偶數編(bian)號的(de)開(kai)關(guan)(sb1)被配置為交替地接通，并且開(kai)關(guan)串聯(lian)單元作為整(zheng)體與電源2并聯(lian)連接。

當各個(ge)(ge)開(kai)關(guan)的(de)(de)相互連接點(dian)(dian)(dian)(n2)和開(kai)關(guan)串(chuan)聯(lian)單元(yuan)的(de)(de)兩(liang)個(ge)(ge)端點(dian)(dian)(dian)(n1和n3)被視為(wei)總共三(san)個(ge)(ge)節(jie)點(dian)(dian)(dian)并(bing)且從開(kai)關(guan)串(chuan)聯(lian)單元(yuan)的(de)(de)兩(liang)端中的(de)(de)一端來看以1到(dao)(dao)3的(de)(de)順序的(de)(de)這三(san)個(ge)(ge)節(jie)點(dian)(dian)(dian)，“電(dian)(dian)容(rong)器(c1和c2)”被設(she)置在第(di)一電(dian)(dian)路徑和第(di)二電(dian)(dian)路徑的(de)(de)至少(shao)一個(ge)(ge)電(dian)(dian)路徑上(shang)。第(di)一電(dian)(dian)路徑組(zu)合奇數(shu)節(jie)點(dian)(dian)(dian)(n1和n3)并(bing)將(jiang)奇數(shu)節(jie)點(dian)(dian)(dian)引(yin)導(dao)到(dao)(dao)第(di)一輸(shu)出(chu)端口px，而第(di)二電(dian)(dian)路徑將(jiang)偶數(shu)節(jie)點(dian)(dian)(dian)(n2)引(yin)導(dao)到(dao)(dao)第(di)二輸(shu)出(chu)端口py。“電(dian)(dian)容(rong)器(c1和c2)”存在以對應于兩(liang)個(ge)(ge)節(jie)點(dian)(dian)(dian)。

后(hou)級電路1r包括下面描述的“元(yuan)(yuan)件(jian)串聯單元(yuan)(yuan)”和“電感器”。

“元件(jian)串聯單元”由彼此串聯連接并進行相反極性(xing)的導電操作的一(yi)對半導體元件(jian)(sr2，sb2)組成，并且(qie)串聯單元的兩端中的一(yi)端與第一(yi)輸出(chu)端口px連接，而其(qi)另一(yi)端連接到第二輸出(chu)端口py。

“電(dian)感器(l1和l2)”設置(zhi)在第三電(dian)路(lu)徑(jing)和第四電(dian)路(lu)徑(jing)的至(zhi)少一(yi)(yi)個(ge)電(dian)路(lu)徑(jing)上。第三電(dian)路(lu)徑(jing)組合兩(liang)個(ge)節(jie)點(n11和n13)，它(ta)們是元(yuan)件串聯單(dan)元(yuan)的兩(liang)個(ge)端(duan)點，并且將(jiang)節(jie)點引(yin)導到負載r的兩(liang)端(duan)中(zhong)的一(yi)(yi)端(duan)。第四電(dian)路(lu)徑(jing)將(jiang)作為一(yi)(yi)對(dui)半導體元(yuan)件的相互連接點的一(yi)(yi)個(ge)節(jie)點(n12)引(yin)導到負載r的另(ling)一(yi)(yi)端(duan)。“電(dian)感器(l1和l2)”存在以(yi)便對(dui)應于總共(gong)三個(ge)節(jie)點中(zhong)的兩(liang)個(ge)節(jie)點(n11和n13)。

《實用變壓器》

接下來，將基(ji)(ji)于基(ji)(ji)本電(dian)路描(miao)述(shu)通過實際(ji)開發上述(shu)基(ji)(ji)本電(dian)路而獲得(de)的變壓器的示例(li)。

圖(tu)(tu)7是這種(zhong)變壓器1的電(dian)(dian)(dian)(dian)路圖(tu)(tu)。該變壓器1設置在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)2和(he)負載r之間(jian)，并(bing)且由前級電(dian)(dian)(dian)(dian)路1f，后級電(dian)(dian)(dian)(dian)路1r和(he)控制部3組成。例如，電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)2為(wei)dc電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)，并(bing)且電(dian)(dian)(dian)(dian)壓為(wei)1kv。負載r包括作為(wei)等效電(dian)(dian)(dian)(dian)路元件(jian)的電(dian)(dian)(dian)(dian)阻r3和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)容c6。

前(qian)級電路(lu)1f包括泄放電阻器(qi)r1和r2，開(kai)關(guan)sw1至sw4，開(kai)關(guan)sw1至sw4固有的(de)二極管(guan)d1至d4，以及(ji)電容器(qi)c1至c5，并且這(zhe)些元(yuan)件如圖7所示連接。

后級電路(lu)1r包括二極(ji)管d11和d12以(yi)及電感器l1和l2，并且這些元件如(ru)圖7所示連接。

此外，設置(zhi)有(you)進行開(kai)關sw1至sw4的(de)接(jie)通/斷開(kai)控(kong)制(zhi)的(de)控(kong)制(zhi)部3。

雖然(ran)在(zai)(zai)圖(tu)7中示出(chu)了五(wu)個電(dian)容器c1至(zhi)c5，如后(hou)所述，可以省略這些電(dian)容器中的一個。因此，使用(yong)“4”等(deng)于(yu)開(kai)關數，如圖(tu)7所示的電(dian)路被稱為在(zai)(zai)前級具(ju)有4c并且在(zai)(zai)后(hou)級具(ju)有2l的“4c2l”電(dian)路。相反，如圖(tu)1所示的電(dian)路是“2c2l”。

二極(ji)管(guan)d1至d4可以是開(kai)關sw1至sw4固有的體二極(ji)管(guan)，或者可以是取(qu)決于開(kai)關sw1至sw4的類型與開(kai)關sw1至sw4分(fen)開(kai)提(ti)供的外部二極(ji)管(guan)。這(zhe)些二極(ji)管(guan)d1至d4用作續流二極(ji)管(guan)，并且可以減(jian)小開(kai)關損耗，并且此外可以最終減(jian)小電感器l1和l2的電感，從(cong)而(er)有助于減(jian)小尺寸。

在圖7所(suo)示(shi)的(de)(de)變壓(ya)(ya)器1的(de)(de)電路(lu)配置類似(si)于圖1拓撲(pu)地表示(shi)時(shi)，變壓(ya)(ya)器1包括作為前級電路(lu)1f的(de)(de)“開關串聯(lian)單元”和“電容(rong)器(c1至c5)”。

“開(kai)(kai)關(guan)(guan)串(chuan)聯(lian)單(dan)元(yuan)”由彼此串(chuan)聯(lian)連(lian)接(jie)的(de)(de)(de)開(kai)(kai)關(guan)(guan)(sw1至sw4)組成。從串(chuan)聯(lian)單(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)兩端的(de)(de)(de)一(yi)端(舉例來說，上端)看，奇數(shu)編號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)關(guan)(guan)(sw1和sw3)和偶數(shu)編號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)關(guan)(guan)(sw2和sw4)交替地接(jie)通，并且開(kai)(kai)關(guan)(guan)串(chuan)聯(lian)單(dan)元(yuan)作為整(zheng)體與電源2并聯(lian)連(lian)接(jie)。

當各個開關(guan)的(de)(de)相(xiang)互連(lian)接點(dian)(dian)(n2，n3和(he)n4)和(he)開關(guan)串(chuan)聯單元(yuan)的(de)(de)兩(liang)端(duan)的(de)(de)點(dian)(dian)(n1和(he)n5)被視(shi)為總共五(wu)個節(jie)點(dian)(dian)，并(bing)且從開關(guan)串(chuan)聯單元(yuan)的(de)(de)兩(liang)端(duan)的(de)(de)一(yi)(yi)端(duan)來看以從1到5的(de)(de)順序(xu)的(de)(de)這五(wu)個節(jie)點(dian)(dian)，“電(dian)容器(c1至c5)”設置在第(di)一(yi)(yi)電(dian)路(lu)徑(jing)和(he)第(di)二(er)電(dian)路(lu)徑(jing)的(de)(de)至少(shao)一(yi)(yi)個電(dian)路(lu)徑(jing)上(shang)。第(di)一(yi)(yi)電(dian)路(lu)徑(jing)組合奇數(shu)節(jie)點(dian)(dian)(n1，n3和(he)n5)并(bing)將奇數(shu)節(jie)點(dian)(dian)引導到第(di)一(yi)(yi)輸出端(duan)口(kou)(kou)px，并(bing)且第(di)二(er)電(dian)路(lu)徑(jing)組合偶數(shu)節(jie)點(dian)(dian)(n2和(he)n4)，并(bing)將偶數(shu)節(jie)點(dian)(dian)引導到第(di)二(er)輸出端(duan)口(kou)(kou)py。存在“電(dian)容器(c1至c5)”以便對應于五(wu)個節(jie)點(dian)(dian)。

另外，變壓器1包(bao)括作(zuo)為后(hou)級(ji)電路1r的(de)“元件串(chuan)聯單元”和(he)“電感器(l1和(he)l2)”。

“元(yuan)(yuan)件(jian)串(chuan)聯(lian)單(dan)元(yuan)(yuan)”由相(xiang)互串(chuan)聯(lian)連接(jie)并(bing)且進行相(xiang)反極性的(de)(de)導(dao)電操作的(de)(de)一對(dui)半導(dao)體(ti)元(yuan)(yuan)件(jian)(d11，d12)組(zu)成，串(chuan)聯(lian)單(dan)元(yuan)(yuan)的(de)(de)兩端中(zhong)的(de)(de)一端與第一輸出端口(kou)px連接(jie)，而其另一端連接(jie)到(dao)第二輸出端口(kou)py。

“電(dian)(dian)感(gan)器(qi)(l1和l2)”設置在(zai)第(di)三電(dian)(dian)路(lu)徑(jing)和第(di)四電(dian)(dian)路(lu)徑(jing)的(de)(de)(de)至少一(yi)個(ge)電(dian)(dian)路(lu)徑(jing)上。第(di)三電(dian)(dian)路(lu)徑(jing)組(zu)合作為(wei)元(yuan)件串(chuan)聯(lian)單元(yuan)的(de)(de)(de)兩個(ge)端(duan)點(dian)的(de)(de)(de)兩個(ge)節點(dian)(n11和n13)，并(bing)將兩個(ge)節點(dian)引導到(dao)負載r的(de)(de)(de)兩端(duan)中的(de)(de)(de)一(yi)端(duan)。第(di)四電(dian)(dian)路(lu)徑(jing)引導一(yi)個(ge)節點(dian)(n12)，其是(shi)一(yi)對半導體(ti)元(yuan)件到(dao)負載r的(de)(de)(de)另一(yi)端(duan)的(de)(de)(de)相互連接點(dian)。“電(dian)(dian)感(gan)器(qi)(l1和l2)”存在(zai)以對應(ying)于總共三個(ge)節點(dian)中的(de)(de)(de)兩個(ge)節點(dian)(n11和n13)。

可(ke)以確認，圖(tu)7中所(suo)示(shi)變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)執行(xing)開關(guan)(guan)，使得開關(guan)(guan)sw1和(he)sw3以及開關(guan)(guan)sw2和(he)sw4在與圖(tu)1所(suo)示(shi)的(de)變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)1相同的(de)條件下交替接通，因此變(bian)壓(ya)(ya)器(qi)作(zuo)為具有1/8的(de)電(dian)壓(ya)(ya)變(bian)換比的(de)降(jiang)壓(ya)(ya)電(dian)路操作(zuo)。也(ye)就是說(shuo)，1kv的(de)輸入(ru)電(dian)壓(ya)(ya)可(ke)以降(jiang)低到125v的(de)dc電(dian)壓(ya)(ya)。

《拓撲變化》

接下來，將描(miao)述變壓器1(圖(tu)1，圖(tu)7等(deng))的電路配置的拓撲變化。

(2c前級電路的拓撲)

圖8是示(shi)出“2c2l”變(bian)壓(ya)器(qi)1中的(de)(de)前(qian)級電路1f的(de)(de)主要部分的(de)(de)拓撲變(bian)化(hua)的(de)(de)電路圖。圖9的(de)(de)(a)至(e)中示(shi)出的(de)(de)電路分別(bie)由一(yi)(yi)對(dui)(dui)開關和一(yi)(yi)對(dui)(dui)電容器(qi)(省略其附圖標記(ji))組成。

如圖(tu)8的(de)(de)(a)所示，存(cun)在(zai)(zai)電(dian)容器以(yi)對(dui)應(ying)(ying)于(yu)(yu)(yu)開(kai)關(guan)(guan)串聯(lian)單元(yuan)的(de)(de)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n3和在(zai)(zai)該(gai)一(yi)(yi)對(dui)開(kai)關(guan)(guan)的(de)(de)相互連接點(dian)(dian)(dian)處的(de)(de)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n2。在(zai)(zai)圖(tu)8的(de)(de)(b)中，示出(chu)圖(tu)1的(de)(de)拓撲(pu)。在(zai)(zai)圖(tu)8的(de)(de)(c)中，存(cun)在(zai)(zai)電(dian)容器，以(yi)便對(dui)應(ying)(ying)于(yu)(yu)(yu)開(kai)關(guan)(guan)串聯(lian)單元(yuan)的(de)(de)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n1和在(zai)(zai)該(gai)一(yi)(yi)對(dui)開(kai)關(guan)(guan)的(de)(de)相互連接點(dian)(dian)(dian)處的(de)(de)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n2。在(zai)(zai)圖(tu)8的(de)(de)(d)中，存(cun)在(zai)(zai)兩個電(dian)容器，以(yi)對(dui)應(ying)(ying)于(yu)(yu)(yu)開(kai)關(guan)(guan)串聯(lian)單元(yuan)的(de)(de)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n3，并且在(zai)(zai)輸(shu)出(chu)方(fang)向上存(cun)在(zai)(zai)一(yi)(yi)個電(dian)容器，以(yi)便對(dui)應(ying)(ying)于(yu)(yu)(yu)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n1。在(zai)(zai)圖(tu)8的(de)(de)(e)中，存(cun)在(zai)(zai)兩個電(dian)容器以(yi)對(dui)應(ying)(ying)于(yu)(yu)(yu)開(kai)關(guan)(guan)串聯(lian)單元(yuan)的(de)(de)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n1，并且在(zai)(zai)輸(shu)出(chu)方(fang)向上存(cun)在(zai)(zai)一(yi)(yi)個電(dian)容器以(yi)對(dui)應(ying)(ying)于(yu)(yu)(yu)節(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n3。

盡管在上述電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)任一個中(zhong)存(cun)在兩個電(dian)容器(qi)，但是可(ke)以(yi)存(cun)在(多個)電(dian)容器(qi)，以(yi)便對應于所有節(jie)點n1至n3。

(2l后級電路的(de)拓撲)

圖9是示(shi)出(chu)后級(ji)電(dian)路1r的主要部(bu)分(fen)的拓撲(pu)變化的電(dian)路圖。在圖9的(a)至(e)所示(shi)的各電(dian)路中，連接到負載(zai)的后級(ji)電(dian)路1r由(you)一對開關(guan)和一對電(dian)感器(qi)(其標(biao)號被省(sheng)略)組成。代替開關(guan)，可(ke)以使用如圖7所示(shi)的二極管。

在(zai)(zai)圖9的(de)(de)(de)(de)(a)中(zhong)，存(cun)在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)感(gan)器以(yi)便對(dui)應(ying)于開關串(chuan)聯(lian)單(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)(de)節(jie)(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n13和(he)在(zai)(zai)該一對(dui)開關的(de)(de)(de)(de)相(xiang)互連(lian)接點(dian)(dian)(dian)處(chu)的(de)(de)(de)(de)節(jie)(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n12。在(zai)(zai)圖9的(de)(de)(de)(de)(b)中(zhong)，示出(chu)圖1的(de)(de)(de)(de)拓(tuo)撲。在(zai)(zai)圖9的(de)(de)(de)(de)(c)中(zhong)，存(cun)在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)感(gan)器，以(yi)對(dui)應(ying)于開關串(chuan)聯(lian)單(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)(de)節(jie)(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n11和(he)在(zai)(zai)該一對(dui)開關的(de)(de)(de)(de)相(xiang)互連(lian)接點(dian)(dian)(dian)處(chu)的(de)(de)(de)(de)節(jie)(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n12。在(zai)(zai)圖9的(de)(de)(de)(de)(d)中(zhong)，存(cun)在(zai)(zai)兩個(ge)電(dian)(dian)(dian)感(gan)器以(yi)對(dui)應(ying)于開關串(chuan)聯(lian)單(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)(de)節(jie)(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n13，并且在(zai)(zai)輸出(chu)方(fang)向上(shang)存(cun)在(zai)(zai)一個(ge)電(dian)(dian)(dian)感(gan)器以(yi)對(dui)應(ying)于節(jie)(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n11。在(zai)(zai)圖9的(de)(de)(de)(de)(e)中(zhong)，存(cun)在(zai)(zai)兩個(ge)電(dian)(dian)(dian)感(gan)器，以(yi)對(dui)應(ying)于開關串(chuan)聯(lian)單(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)(de)節(jie)(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n11，并且在(zai)(zai)輸出(chu)方(fang)向上(shang)存(cun)在(zai)(zai)一個(ge)電(dian)(dian)(dian)感(gan)器，以(yi)對(dui)應(ying)于節(jie)(jie)(jie)(jie)點(dian)(dian)(dian)n13。

盡管在上述電(dian)路中的任一個中存(cun)在兩個電(dian)感器，但(dan)是可以(yi)存(cun)在()多個)電(dian)感器，以(yi)便對應于所有節(jie)點(dian)n11至n13。

在(zai)(zai)圖9的(de)(b)的(de)情(qing)況下，兩個(ge)電(dian)感(gan)器(qi)l1和l2的(de)電(dian)感(gan)l(公共(gong)電(dian)感(gan))均等地影響稍后描述的(de)死區時間(jian)τ。另一方面，在(zai)(zai)圖9的(de)(a)、(c)、(d)和(e)中，兩個(ge)電(dian)感(gan)器(qi)l1和l2的(de)電(dian)感(gan)l1和l2在(zai)(zai)死區時間(jian)τ的(de)設(she)置中占(zhan)主(zhu)導(dao)。

(4c前(qian)級電路的拓撲(pu))

圖(tu)10示(shi)出了(le)“4c2l”變壓器(qi)1中的(de)(de)前級電(dian)路1f的(de)(de)主要(yao)部分。在圖(tu)10中，從開關(guan)串聯單元的(de)(de)兩端中的(de)(de)一(yi)端來看組合(he)奇數節(jie)點n1、n3和n5并且將(jiang)奇數節(jie)點引導到(dao)第一(yi)輸出端口px的(de)(de)第一(yi)電(dian)路徑由實線表示(shi)，組合(he)偶數節(jie)點n2和n4并將(jiang)偶數節(jie)點引導到(dao)第二(er)輸出端口py的(de)(de)第二(er)電(dian)路徑由虛(xu)(xu)線表示(shi)。由虛(xu)(xu)線表示(shi)第二(er)電(dian)路徑僅(jin)僅(jin)是為了(le)方便(bian)說明，并且第二(er)電(dian)路徑與第一(yi)電(dian)路徑共(gong)存(cun)。

該拓撲與(yu)圖7所示的前級(ji)電路1f相同。

在圖(tu)10中(zhong)，可以(yi)省略(lve)五個電容(rong)器中(zhong)的一個來提(ti)供(gong)“4c”。假(jia)設(she)節點(dian)數(shu)目(mu)為(wei)m(＝5)，則對(dui)應的電容(rong)器的數(shu)目(mu)需要為(wei)至少四個。

至少一個電容器(qi)需要插入在通過五個節(jie)點n1至n5中的(de)(de)第一電路徑(實(shi)線(xian))或第二電路徑(虛線(xian))相(xiang)互組合和連(lian)接的(de)(de)節(jie)點之間，以便實(shi)現其間的(de)(de)dc的(de)(de)絕緣。

圖(tu)11和圖(tu)12各示出了在圖(tu)10所示的(de)(de)第一電(dian)路徑(jing)(實線)中電(dian)容(rong)器的(de)(de)總(zong)數(shu)目未減少的(de)(de)情況下，第一電(dian)路徑(jing)的(de)(de)電(dian)路變化。

在(zai)圖11的(de)(de)(de)(de)(a)所(suo)示的(de)(de)(de)(de)電(dian)路(lu)中(zhong)，在(zai)組(zu)合(he)成單(dan)個(ge)(ge)(ge)(ge)路(lu)徑之前的(de)(de)(de)(de)三(san)個(ge)(ge)(ge)(ge)電(dian)路(lu)徑各設置(zhi)有(you)電(dian)容(rong)器(qi)(類似于圖10)。在(zai)圖11的(de)(de)(de)(de)(b)、(c)和(d)所(suo)示的(de)(de)(de)(de)電(dian)路(lu)中(zhong)，在(zai)組(zu)合(he)成單(dan)個(ge)(ge)(ge)(ge)路(lu)徑之前的(de)(de)(de)(de)三(san)個(ge)(ge)(ge)(ge)電(dian)路(lu)徑中(zhong)的(de)(de)(de)(de)兩個(ge)(ge)(ge)(ge)各自(zi)設置(zhi)有(you)電(dian)容(rong)器(qi)，并(bing)且通過組(zu)合(he)三(san)個(ge)(ge)(ge)(ge)電(dian)路(lu)徑而獲(huo)得的(de)(de)(de)(de)單(dan)個(ge)(ge)(ge)(ge)電(dian)路(lu)徑也設置(zhi)有(you)電(dian)容(rong)器(qi)。

在(zai)(zai)圖12的(a)、(b)、(c)和(he)(d)所示的電路(lu)中(zhong)，電路(lu)徑以兩級(ji)組合(he)，并且在(zai)(zai)電路(lu)徑組合(he)之前和(he)/或之后提供一個(ge)或多(duo)個(ge)電容(rong)器。

圖(tu)(tu)13是示出在(zai)圖(tu)(tu)10所示的(de)第一電路徑(實線)中電容器的(de)總數(shu)目減(jian)少一個的(de)情況下，第一電路徑的(de)電路變化的(de)圖(tu)(tu)。

在圖13的(de)(a)至(e)所示的(de)電路中(zhong)，節(jie)點n1、n3和n5中(zhong)的(de)一(yi)個(ge)(ge)節(jie)點直接連接到第一(yi)輸(shu)出(chu)端口px。其他節(jie)點經由(you)一(yi)個(ge)(ge)電容(rong)器(qi)或兩個(ge)(ge)電容(rong)器(qi)各連接到第一(yi)輸(shu)出(chu)端口px。

圖(tu)(tu)14是示出圖(tu)(tu)10所示的(de)(de)(de)第(di)二(er)(er)(er)電(dian)(dian)路徑(jing)(虛線)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)路變化的(de)(de)(de)圖(tu)(tu)。在圖(tu)(tu)14中(zhong)，(a)和(b)是在第(di)一(yi)電(dian)(dian)路徑(jing)中(zhong)沒有減(jian)少電(dian)(dian)容器的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下在第(di)二(er)(er)(er)電(dian)(dian)路徑(jing)中(zhong)減(jian)少一(yi)個電(dian)(dian)容器的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下的(de)(de)(de)電(dian)(dian)路圖(tu)(tu)。在(a)的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下，節(jie)點n2直接(jie)連接(jie)到第(di)二(er)(er)(er)輸(shu)(shu)出端(duan)(duan)口py。節(jie)點n4經由(you)電(dian)(dian)容器連接(jie)到第(di)二(er)(er)(er)輸(shu)(shu)出端(duan)(duan)口py。在(b)的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下，節(jie)點n4直接(jie)連接(jie)到第(di)二(er)(er)(er)輸(shu)(shu)出端(duan)(duan)口py。節(jie)點n2經由(you)電(dian)(dian)容器連接(jie)到第(di)二(er)(er)(er)輸(shu)(shu)出端(duan)(duan)口py。

在圖14中(zhong)，(c)、(d)和(e)是在第(di)一電(dian)路徑中(zhong)減少一個電(dian)容器(qi)(qi)而在第(di)二電(dian)路徑中(zhong)沒(mei)有減少電(dian)容器(qi)(qi)的情況下(xia)的電(dian)路圖。在(c)(與圖10相同)、(d)和(e)的任一種情況下(xia)，節點n2和n4各經由一個電(dian)容器(qi)(qi)或兩(liang)個電(dian)容器(qi)(qi)連接(jie)到第(di)二輸出端口py。

(6c前(qian)級電路的拓撲)

作為旨(zhi)在增加降(jiang)壓比的修改(gai)，“6c2l”也是可想象的。

圖(tu)15示出了(le)“6c2l”變壓器1的前級(ji)電路1f的主要部分。

在圖15中(zhong)，從開關(guan)串(chuan)聯單元的(de)(de)兩(liang)端(duan)中(zhong)的(de)(de)一(yi)端(duan)來看，組合奇數(shu)節(jie)點n1、n3，n5和n7并(bing)將(jiang)(jiang)奇數(shu)節(jie)點引導(dao)到第(di)一(yi)輸出端(duan)口px的(de)(de)第(di)一(yi)電(dian)路(lu)徑(jing)用實線(xian)表示(shi)(shi)(shi)，并(bing)且用虛線(xian)表示(shi)(shi)(shi)將(jiang)(jiang)偶數(shu)節(jie)點n2、n4和n6組合并(bing)將(jiang)(jiang)偶數(shu)節(jie)點引導(dao)到第(di)二(er)輸出端(duan)口py的(de)(de)第(di)二(er)電(dian)路(lu)徑(jing)。由(you)虛線(xian)表示(shi)(shi)(shi)第(di)二(er)電(dian)路(lu)徑(jing)僅(jin)僅(jin)是為了方便說明，并(bing)且第(di)二(er)電(dian)路(lu)徑(jing)與第(di)一(yi)電(dian)路(lu)徑(jing)共存。

在圖15所示(shi)的(de)(de)“6c2l”中(zhong)，僅可(ke)以從(cong)七個電(dian)容器中(zhong)省略一(yi)個電(dian)容器以提供“6c”。假設節點(dian)的(de)(de)數(shu)目(mu)為(wei)m(＝7)，則(ze)對應的(de)(de)電(dian)容器的(de)(de)數(shu)目(mu)需(xu)要至少為(wei)六。

至少一個電(dian)容器需要插(cha)入在通過七個節點(dian)n1到n7中的第(di)一電(dian)路(lu)徑(jing)(實線(xian))或第(di)二電(dian)路(lu)徑(jing)(虛(xu)線(xian))相(xiang)互(hu)組合(he)和連接的節點(dian)之間(jian)，以便實現(xian)其間(jian)的dc的絕緣。

圖(tu)16示(shi)出(chu)在(zai)圖(tu)15所(suo)示(shi)的(de)(de)第(di)(di)一電(dian)路(lu)(lu)徑(實線)或第(di)(di)二電(dian)路(lu)(lu)徑(虛線)中減少一個電(dian)容器的(de)(de)情況下的(de)(de)電(dian)路(lu)(lu)變化(hua)。在(zai)圖(tu)16的(de)(de)(a)所(suo)示(shi)的(de)(de)電(dian)路(lu)(lu)中，節點n3直(zhi)接(jie)(jie)(jie)連接(jie)(jie)(jie)到(dao)第(di)(di)一輸(shu)出(chu)端(duan)口px，而沒(mei)(mei)有插入(ru)(ru)的(de)(de)電(dian)容器。在(zai)(b)所(suo)示(shi)的(de)(de)電(dian)路(lu)(lu)中，節點n7直(zhi)接(jie)(jie)(jie)連接(jie)(jie)(jie)到(dao)第(di)(di)一輸(shu)出(chu)端(duan)口px，而沒(mei)(mei)有插入(ru)(ru)的(de)(de)電(dian)容器。在(zai)(c)所(suo)示(shi)的(de)(de)電(dian)路(lu)(lu)中，節點n4直(zhi)接(jie)(jie)(jie)連接(jie)(jie)(jie)到(dao)第(di)(di)二輸(shu)出(chu)端(duan)口py，而沒(mei)(mei)有插入(ru)(ru)的(de)(de)電(dian)容器。

《拓撲的概述》

此外，前級(ji)電路1f可(ke)以類似地擴展到“8c”或更多(duo)。

基于上面例舉的各(ge)種電路，前(qian)級電路1f可以拓撲表示如下。

前級電(dian)(dian)路(lu)(lu)1f(參見圖(tu)1、圖(tu)8和(he)(he)圖(tu)10至圖(tu)16)包括(kuo)：(a)由多個(ge)、為2的(de)(de)(de)倍(bei)數(shu)的(de)(de)(de)開(kai)(kai)關(guan)(guan)組成的(de)(de)(de)開(kai)(kai)關(guan)(guan)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)單(dan)(dan)元(yuan)，彼此串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)連(lian)接(jie)，多個(ge)開(kai)(kai)關(guan)(guan)包括(kuo)從該串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)單(dan)(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)兩(liang)端中(zhong)的(de)(de)(de)一(yi)端來看的(de)(de)(de)奇(qi)數(shu)編(bian)號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)關(guan)(guan)和(he)(he)偶數(shu)編(bian)號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)關(guan)(guan)，奇(qi)數(shu)編(bian)號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)關(guan)(guan)和(he)(he)偶數(shu)編(bian)號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)關(guan)(guan)被(bei)配(pei)置(zhi)為交(jiao)替接(jie)通，開(kai)(kai)關(guan)(guan)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)單(dan)(dan)元(yuan)作(zuo)為整(zheng)體與(yu)電(dian)(dian)源(yuan)并(bing)聯(lian)(lian)連(lian)接(jie)；和(he)(he)(b)假定各開(kai)(kai)關(guan)(guan)的(de)(de)(de)相互連(lian)接(jie)點(dian)和(he)(he)開(kai)(kai)關(guan)(guan)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)單(dan)(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)兩(liang)端的(de)(de)(de)點(dian)被(bei)視為總共(gong)m個(ge)節(jie)點(dian)，并(bing)且(qie)從開(kai)(kai)關(guan)(guan)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)單(dan)(dan)元(yuan)的(de)(de)(de)兩(liang)端中(zhong)的(de)(de)(de)一(yi)端以(yi)1到m的(de)(de)(de)順序來看節(jie)點(dian)，設置(zhi)在(zai)第(di)(di)一(yi)電(dian)(dian)路(lu)(lu)徑(jing)和(he)(he)第(di)(di)二電(dian)(dian)路(lu)(lu)徑(jing)的(de)(de)(de)至少一(yi)個(ge)電(dian)(dian)路(lu)(lu)徑(jing)上的(de)(de)(de)電(dian)(dian)容(rong)器，第(di)(di)一(yi)電(dian)(dian)路(lu)(lu)徑(jing)被(bei)配(pei)置(zhi)為組合奇(qi)數(shu)節(jie)點(dian)并(bing)將奇(qi)數(shu)節(jie)點(dian)引(yin)導(dao)到第(di)(di)一(yi)輸(shu)出端口，第(di)(di)二電(dian)(dian)路(lu)(lu)徑(jing)被(bei)配(pei)置(zhi)為組合偶數(shu)節(jie)點(dian)并(bing)將偶數(shu)節(jie)點(dian)引(yin)導(dao)到第(di)(di)二輸(shu)出端口，電(dian)(dian)容(rong)器存在(zai)以(yi)便對應(ying)于(yu)至少(m-1)個(ge)節(jie)點(dian)。

另(ling)一(yi)(yi)方(fang)面，后級電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)1r(參(can)見圖(tu)1、圖(tu)7和圖(tu)9)包括：(c)元(yuan)(yuan)件(jian)串(chuan)聯單(dan)元(yuan)(yuan)，其包括彼此(ci)串(chuan)聯連接(jie)并且執行(xing)相(xiang)反(fan)極性(xing)的(de)導(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)操作的(de)一(yi)(yi)對(dui)(dui)半導(dao)體(ti)元(yuan)(yuan)件(jian)，串(chuan)聯單(dan)元(yuan)(yuan)的(de)兩(liang)(liang)(liang)端(duan)(duan)中的(de)一(yi)(yi)端(duan)(duan)連接(jie)到(dao)(dao)第(di)(di)一(yi)(yi)輸出端(duan)(duan)口(kou)，而(er)另(ling)一(yi)(yi)端(duan)(duan)連接(jie)到(dao)(dao)第(di)(di)二輸出端(duan)(duan)口(kou)；和(d)設置在第(di)(di)三(san)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)徑(jing)和第(di)(di)四電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)徑(jing)的(de)至少一(yi)(yi)個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)徑(jing)上(shang)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)感器(qi)，第(di)(di)三(san)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)徑(jing)被配置為組(zu)合(he)作為元(yuan)(yuan)件(jian)串(chuan)聯單(dan)元(yuan)(yuan)的(de)兩(liang)(liang)(liang)個(ge)(ge)端(duan)(duan)點(dian)(dian)的(de)兩(liang)(liang)(liang)個(ge)(ge)節點(dian)(dian)，并且將(jiang)兩(liang)(liang)(liang)個(ge)(ge)節點(dian)(dian)引導(dao)到(dao)(dao)負(fu)載的(de)一(yi)(yi)端(duan)(duan)，第(di)(di)四電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)徑(jing)被配置為將(jiang)作為一(yi)(yi)對(dui)(dui)半導(dao)體(ti)元(yuan)(yuan)件(jian)的(de)相(xiang)互連接(jie)點(dian)(dian)的(de)一(yi)(yi)個(ge)(ge)節點(dian)(dian)引導(dao)到(dao)(dao)負(fu)載的(de)另(ling)一(yi)(yi)端(duan)(duan)，電(dian)(dian)(dian)(dian)感器(qi)存在以對(dui)(dui)應于(yu)總(zong)共三(san)個(ge)(ge)節點(dian)(dian)的(de)至少兩(liang)(liang)(liang)個(ge)(ge)節點(dian)(dian)。

如果(guo)后(hou)級電路1r的半導體元件(jian)(jian)(jian)是(shi)二(er)極管，則可以通(tong)過將二(er)極管與其(qi)彼此相反的導電方向(xiang)串(chuan)(chuan)(chuan)聯(lian)連接來配(pei)置(zhi)元件(jian)(jian)(jian)串(chuan)(chuan)(chuan)聯(lian)單元。如果(guo)半導體元件(jian)(jian)(jian)是(shi)開(kai)關(guan)，則通(tong)過串(chuan)(chuan)(chuan)聯(lian)連接一對開(kai)關(guan)來配(pei)置(zhi)元件(jian)(jian)(jian)串(chuan)(chuan)(chuan)聯(lian)單元，并且該一對開(kai)關(guan)交替地接通(tong)。

如上所述的(de)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)(qi)1可(ke)(ke)以通(tong)過包(bao)括(kuo)(kuo)前級電路(lu)(lu)1f和(he)后級電路(lu)(lu)1r的(de)電路(lu)(lu)配置并通(tong)過開關來(lai)執(zhi)行變(bian)換。使用變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)(qi)1作(zuo)為電力(li)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)(qi)使得不需要使用包(bao)括(kuo)(kuo)線圈(quan)、鐵芯等的(de)常規(gui)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)(qi)。因此(ci)，可(ke)(ke)以實現(xian)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)(qi)的(de)顯著(zhu)的(de)尺寸減(jian)小和(he)重量減(jian)輕，從而相應地實現(xian)成本(ben)降低。此(ci)外(wai)，還(huan)解決了(le)在高頻變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)(qi)中出現(xian)的(de)寄生(sheng)電容的(de)問題和(he)磁場泄漏的(de)發生(sheng)，因此(ci)可(ke)(ke)以實現(xian)具有(you)低損(sun)耗的(de)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)(qi)。對于(yu)電源(yuan)(yuan)，可(ke)(ke)以應用ac電源(yuan)(yuan)或dc電源(yuan)(yuan)。

《死區時間的設計》

接下來，將描述死區時間的(de)(de)(de)設(she)計。死區時間是從(cong)對所有開(kai)(kai)關的(de)(de)(de)控制(zhi)斷開(kai)(kai)的(de)(de)(de)時刻(ke)到當任一開(kai)(kai)關的(de)(de)(de)控制(zhi)被(bei)接通(tong)的(de)(de)(de)時刻(ke)(例如當圖7中示出的(de)(de)(de)奇數編號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)關sw1和(he)sw3以及偶(ou)數編號的(de)(de)(de)開(kai)(kai)關sw2和(he)sw4交(jiao)替地接通(tong)時)。

圖17是示出當(dang)奇數(shu)編(bian)號(hao)的開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)或(huo)偶數(shu)編(bian)號(hao)的開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)從接通(tong)變(bian)(bian)為(wei)斷(duan)開(kai)(kai)(kai)(kai)然(ran)后再次(ci)變(bian)(bian)為(wei)接通(tong)時的開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)(漏極至源極電(dian)壓(ya)(ya)(ya))的變(bian)(bian)化的曲線圖。當(dang)開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)接通(tong)時，開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)為(wei)0v。當(dang)開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)斷(duan)開(kai)(kai)(kai)(kai)時，開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)例如為(wei)500v。在開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)的接通(tong)到(dao)斷(duan)開(kai)(kai)(kai)(kai)改變(bian)(bian)或(huo)斷(duan)開(kai)(kai)(kai)(kai)到(dao)接通(tong)改變(bian)(bian)期間，在死區時間τ中存(cun)在瞬(shun)態電(dian)壓(ya)(ya)(ya)變(bian)(bian)化。當(dang)開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)從斷(duan)開(kai)(kai)(kai)(kai)變(bian)(bian)為(wei)接通(tong)時，為(wei)了(le)使開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)損(sun)耗最小(xiao)化，期望開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)下降(jiang)到(dao)0v，之后開(kai)(kai)(kai)(kai)關(guan)(guan)(guan)變(bian)(bian)為(wei)接通(tong)的零電(dian)壓(ya)(ya)(ya)轉變(bian)(bian)(zvt)。

圖(tu)18是表示與(yu)圖(tu)17所示的斷(duan)開到接通(tong)變化(hua)對(dui)應的部分的曲線圖(tu)，水平軸上的時(shi)間(jian)(jian)(jian)被放(fang)大。已發現，在圖(tu)18中(zhong)，死區時(shi)間(jian)(jian)(jian)τ包括從500v到250v的第(di)一半(ban)時(shi)間(jian)(jian)(jian)τ1和從250v到0v的后(hou)續第(di)二半(ban)時(shi)間(jian)(jian)(jian)τ2。也就是說，滿(man)足以下(xia)關系：

τ≥τ1+τ2…(1)

第一(yi)半(ban)(ban)時間τ1的梯度和(he)第二半(ban)(ban)時間τ2的梯度彼此略(lve)微不同，并(bing)且滿足τ1<τ2。因此，死區時間τ可(ke)以分別考慮第一(yi)半(ban)(ban)時間τ1和(he)后第二半(ban)(ban)時間τ2。假設來(lai)自變(bian)壓器1的125v的輸出電壓為(wei)vout，

τ1：電壓從4vout到2vout的(de)時段

τ2：電壓從(cong)2vout到0的時段

圖19是(shi)示(shi)出zvt與(yu)設(she)定為“長(chang)(chang)”、“中”和“短”的(de)(de)(de)死區時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)長(chang)(chang)度之間(jian)的(de)(de)(de)關系的(de)(de)(de)曲(qu)線(xian)圖。在圖19中，當(dang)(dang)死區時(shi)(shi)間(jian)τ短于(yu)適(shi)當(dang)(dang)值(zhi)(中)時(shi)(shi)，發生由交替的(de)(de)(de)長(chang)(chang)短虛線(xian)指(zhi)示(shi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓變化，接(jie)下(xia)來在電(dian)(dian)壓達(da)到0v之前(qian)開(kai)始接(jie)通。也就(jiu)是(shi)說(shuo)，這(zhe)不(bu)是(shi)zvt。另一方(fang)面，當(dang)(dang)死區時(shi)(shi)間(jian)τ長(chang)(chang)于(yu)適(shi)當(dang)(dang)值(zhi)(中)時(shi)(shi)，發生由實線(xian)表示(shi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓變化，并且電(dian)(dian)壓一次達(da)到0v，然(ran)后電(dian)(dian)壓再次增(zeng)(zeng)加(jia)，并且最終(zhong)隨著(zhu)電(dian)(dian)壓保持增(zeng)(zeng)加(jia)下(xia)一個接(jie)通開(kai)始。也就(jiu)是(shi)說(shuo)，這(zhe)也不(bu)是(shi)zvt。因此，存在由虛線(xian)指(zhi)示(shi)的(de)(de)(de)適(shi)當(dang)(dang)(不(bu)太長(chang)(chang)和不(bu)太短)的(de)(de)(de)“τ”的(de)(de)(de)范圍(wei)。

圖20是變壓器(qi)1的(de)電(dian)(dian)路(lu)(lu)圖，其(qi)中(zhong)圖7所示的(de)二極(ji)管(guan)(guan)d1至d4和泄放電(dian)(dian)阻器(qi)r1和r2被省略，而是示出了(le)由(you)相應開關sw1至sw4具有(you)的(de)浮(fu)置電(dian)(dian)容c11至c14。圖20還示出了(le)在(zai)第一半時(shi)間(jian)τ1的(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)路(lu)(lu)徑(jing)。在(zai)二極(ji)管(guan)(guan)d11和d12中(zhong)，二極(ji)管(guan)(guan)d12處于導電(dian)(dian)狀(zhuang)態。此時(shi)，在(zai)電(dian)(dian)感器(qi)l1中(zhong)流(liu)(liu)(liu)(liu)動的(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)il1流(liu)(liu)(liu)(liu)入浮(fu)置電(dian)(dian)容c11至c14。假設(she)在(zai)電(dian)(dian)感器(qi)l2中(zhong)流(liu)(liu)(liu)(liu)動的(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)是il2，流(liu)(liu)(liu)(liu)入浮(fu)置電(dian)(dian)容c11至c14的(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)是iq，并(bing)且在(zai)負載(zai)r中(zhong)流(liu)(liu)(liu)(liu)動的(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)是ir，滿足以下關系：

iq＝il2+ir＝il1

盡管圖21具有與圖20相同的背景，圖21還示(shi)出了在(zai)第二半時間τ2中(zhong)的電(dian)流(liu)(liu)路徑。在(zai)二極管d11和(he)d12中(zhong)，二極管d11處(chu)于導電(dian)狀(zhuang)態。此時，在(zai)電(dian)感(gan)器l2中(zhong)流(liu)(liu)動的電(dian)流(liu)(liu)il2流(liu)(liu)入浮置電(dian)容c11至c14。在(zai)這種情況下(xia)，滿足以下(xia)關系：

iq＝il1-ir＝il2

因此，il2小于il1。

圖(tu)22是示出在(zai)(zai)電(dian)感器(qi)l1和l2中流動的電(dian)流的波(bo)(bo)(bo)(bo)形(xing)的示例的曲線圖(tu)。電(dian)流波(bo)(bo)(bo)(bo)形(xing)可以由如圖(tu)22所示的直線近似。在(zai)(zai)兩個波(bo)(bo)(bo)(bo)形(xing)中，上波(bo)(bo)(bo)(bo)形(xing)是il1的波(bo)(bo)(bo)(bo)形(xing)，下波(bo)(bo)(bo)(bo)形(xing)是il2的波(bo)(bo)(bo)(bo)形(xing)。從每個波(bo)(bo)(bo)(bo)形(xing)的最小(xiao)值到(dao)最大值的過渡(du)時間是開關周期t的一半。

這(zhe)里，采(cai)用以下近(jin)似的分(fen)析條(tiao)件(jian)。

(近似條件1)

首先，假設(she)降壓比恒(heng)定為(wei)1/8。也就是說(shuo)，假設(she)變壓器1的輸入(ru)電壓為(wei)vin，其輸出電壓為(wei)vout，則滿足(zu)以下關系：

vout≈vin/8＝125[v]

(近似條件2)

電(dian)感(gan)器l1和l2中的(de)(de)每一個的(de)(de)兩端處的(de)(de)電(dian)壓波形(xing)是(shi)具(ju)有50％的(de)(de)占(zhan)空比的(de)(de)矩形(xing)波。

(近似條件3)

電(dian)感器(qi)l1兩(liang)(liang)端的(de)電(dian)壓vl1和電(dian)感器(qi)l2兩(liang)(liang)端的(de)電(dian)壓vl2的(de)絕對值是(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓。也就是(shi)說，假設電(dian)壓vl的(de)最(zui)大值為(wei)vlmax，電(dian)壓vl的(de)最(zui)小值為(wei)vlmin，則(ze)滿足(zu)以下關(guan)系(xi)：

vlmax≈vout

vlmin≈-vout

為了簡化計算，

vl1≈vl2≈±vout.

假設電(dian)感器(qi)l1和l2具(ju)有共(gong)同的(de)電(dian)感值(zhi)l，則電(dian)感器(qi)l1和l2中的(de)每一個的(de)兩端處(chu)的(de)電(dian)壓vl表達為

vl＝l(dil(t)/dt)＝l·a

其中a是直(zhi)線的傾斜度。

因此，滿足以下(xia)關系：

a＝vout/l…(2)

此外，峰-峰電流ilp-p表達(da)為(wei)

ilp-p＝a(t/2)

因此，滿足以下關(guan)系。

ilp-p＝t·vout/2l…(3)

圖23是示出(chu)圖22所示的波(bo)形的峰值附近的部(bu)分(fen)的放大圖。在圖23中，在第(di)一半時間τ1期間流入浮置電(dian)(dian)容cds(用于c11至c14的一般項)的電(dian)(dian)荷q1由圖23中左側的陰影區(qu)域表示。也就(jiu)是說(shuo)，獲得以下表達式：

q1＝{(ilp-p/2)+(vout/2r3)}τ1-(τ1/2)·(aτ1/2)…(4)

此外，在(zai)第二半時(shi)間(jian)(jian)τ2期間(jian)(jian)流入浮置電容cds的電荷(he)q2由圖(tu)23中右(you)側(ce)的陰影區域表示。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)，獲得以(yi)下表達(da)式(shi)：

q2＝{(ilp-p/2)-(vout/2r3)}τ2-(τ2/2)·(aτ2/2)…(5)

當通過將(jiang)表(biao)(biao)達(da)式(shi)(shi)(2)和(he)表(biao)(biao)達(da)式(shi)(shi)(3)代(dai)入(ru)表(biao)(biao)達(da)式(shi)(shi)(4)中的q1來展開上述表(biao)(biao)達(da)式(shi)(shi)(4)時，獲(huo)得以(yi)下表(biao)(biao)達(da)式(shi)(shi)：

q1＝(vout·τ1/2){(t/2l)+(1/r3)}-(vout·τ1²/4l)…(6)

當(dang)通過將表達(da)(da)式(2)和表達(da)(da)式(3)代入表達(da)(da)式(5)中的q2來(lai)展開上述表達(da)(da)式(5)時，獲得以下表達(da)(da)式：

q2＝(vout·τ2/2){(t/2l)-(1/r3)}-(vout·τ2²/4l)…(7)

由(you)于(yu)電荷q1，等效于(yu)vin(＝1kv)/4，即250v(＝2vout)的電荷移(yi)動到四(si)個浮置電容cds(c11到c14)，因此獲得以(yi)下(xia)表達式：

q1＝4cds·2vout＝8cds·vout…(8)

當對于(yu)τ1求(qiu)解從表達式(shi)(6)和(8)獲得的二次等式(shi)時(shi)，獲得以下表達式(shi)：

τ1＝(t/2)+(l/r3)-(1/2)[{t+(2l/r3)}²-128lcds]^1/2…(9)

類似地，由(you)于(yu)電(dian)荷q2，等效于(yu)vin(＝1kv)/4，即250v(＝2vout)的電(dian)荷移動到(dao)(dao)四個浮置電(dian)容cds(c11到(dao)(dao)c14)，因此獲(huo)得(de)以下表達(da)式：

q2＝4cds·2vout＝8cds·vout…(10)

當對于τ2求解從表(biao)達式(shi)(shi)(7)和(10)獲得的(de)二次等式(shi)(shi)時，獲得以下表(biao)達式(shi)(shi)：

τ2＝(t/2)-(l/r3)-(1/2)[{t-(2l/r3)}²-128lcds]^1/2…(11)

接下(xia)來(lai)，考慮死區時間τ的(de)最大值。

圖(tu)24是(shi)示出圖(tu)23所示的(de)(de)(de)波形沿時(shi)(shi)間軸方(fang)向(xiang)(向(xiang)右方(fang)向(xiang))延伸的(de)(de)(de)圖(tu)。在(zai)(zai)第二(er)半時(shi)(shi)間τ2的(de)(de)(de)第二(er)半區域中，電(dian)流(liu)的(de)(de)(de)梯度變為(-a)。因此(ci)，時(shi)(shi)間t0存在(zai)(zai)，其(qi)處il2＝0。在(zai)(zai)時(shi)(shi)間t0過去之(zhi)后，負電(dian)流(liu)流(liu)動(dong)。這(zhe)意(yi)味著對應于右下(xia)陰影部分的(de)(de)(de)電(dian)荷在(zai)(zai)時(shi)(shi)間t0之(zhi)后返回。如(ru)(ru)果是(shi)這(zhe)樣，則(ze)開關電(dian)壓(ya)再次增加(jia)。因此(ci)，死區時(shi)(shi)間τ必須如(ru)(ru)此(ci)設置(zhi)以(yi)不到達時(shi)(shi)間t0。未到達t0的(de)(de)(de)死區時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)最大值被稱為τmax。

在圖24中，假定電流(liu)il2的時間段從正峰值到0v是τ0，則獲(huo)得以下表達式：

{(ilp-p/2)-(vout/2r3)}-aτ0＝0…(12)

當通過(guo)將表(biao)達(da)(da)式(shi)(2)和(3)代入表(biao)達(da)(da)式(shi)(12)來相對于τ0求解(jie)表(biao)達(da)(da)式(shi)(12)時，獲得以下表(biao)達(da)(da)式(shi)：

τ0＝(t/4)-(l/2r3)…(13)

如圖24所示，獲得以下表達(da)式：

τmax＝τ0+(τ2/2)+τ1…(14)

基于表(biao)達(da)式(shi)(13)和(14)，獲得(de)以下表(biao)達(da)式(shi)：

τmax＝(t/4)-(l/2r3)+(τ2/2)+τ1…(14a)

不用(yong)說(shuo)，為了確保開關的接通時間，τmax必須滿足τmax<(t/2)

因此，死區(qu)時間τ的范圍(wei)應該設置(zhi)如下：

τ1+τ2≤τ≤τ0+(τ2/2)+τ1…(15)

其(qi)中(zhong)，τ0、τ1和τ2如下：

考(kao)慮(lv)到前(qian)級(ji)(ji)電(dian)路的多(duo)級(ji)(ji)配(pei)置(zhi)，上述表達式(16)被(bei)概括如下。即(ji)使考(kao)慮(lv)前(qian)級(ji)(ji)電(dian)路的多(duo)級(ji)(ji)配(pei)置(zhi)，表達式(15)也不變。

假設(she)浮置電容cds的(de)數(shu)(shu)目(等于構成開關串聯(lian)單元(yuan)的(de)開關的(de)數(shu)(shu)目)為(wei)n，并且從1開始計數(shu)(shu)的(de)第(di)n個(ge)浮置電容為(wei)cnds，則表(biao)達式(16)被概括(kuo)如(ru)下：

其中(zhong)每個(ge)根號(hao)中(zhong)的值的符號(hao)為(wei)正，并且滿足(zu)τ1<τ2。

已知的(de)(de)(de)是，死區時(shi)間τ的(de)(de)(de)范圍由(you)后級(ji)(ji)電路(lu)的(de)(de)(de)拓撲確定(ding)，而(er)不管(guan)前級(ji)(ji)電路(lu)的(de)(de)(de)拓撲如何。當后級(ji)(ji)電路(lu)具有圖9的(de)(de)(de)(b)所(suo)示(shi)的(de)(de)(de)配置(zhi)時(shi)，τ由(you)上(shang)述表達式(15)和(17)給(gei)出。

另一方面，當后級電路具有(you)除了(le)圖9的(b)所示的配置之外的配置時，換句話說，圖9的(a)、(c)、(d)和(e)所示的任(ren)何配置時，τ由以下表達式(15a)和(17a)給出。

τ1+τ2≤τ≤τ0+τ1…(15a)

其(qi)中(zhong)τ0、τ1和τ2如下：

如上所述，當(dang)后級的拓(tuo)撲是圖(tu)9的(a)、(c)、(d)和(he)(e)的任一(yi)個(ge)，針對死(si)區時(shi)間τ占主導的電感為l1，在表達式(17a)中僅(jin)出現(xian)電感l1。

(結論)

如(ru)上詳細描述，例如(ru)，如(ru)圖7所示，變壓器1的(de)(de)控制(zhi)部(bu)(bu)3在(zai)死區時(shi)(shi)間(jian)開始的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)之后獲得：在(zai)二(er)極(ji)(ji)管d11和d12中的(de)(de)一個(d12)處于導電(dian)狀(zhuang)態時(shi)(shi)，可(ke)(ke)以基于從電(dian)感(gan)器l1移動(dong)到(dao)開關的(de)(de)浮置電(dian)容cds的(de)(de)電(dian)荷計(ji)(ji)算的(de)(de)第一半(ban)時(shi)(shi)間(jian)τ1；在(zai)二(er)極(ji)(ji)管d11和d12中的(de)(de)一個(d11)處于導電(dian)狀(zhuang)態時(shi)(shi)，可(ke)(ke)以基于從電(dian)感(gan)器l2移動(dong)到(dao)開關的(de)(de)浮置電(dian)容cds的(de)(de)電(dian)荷計(ji)(ji)算的(de)(de)第二(er)半(ban)時(shi)(shi)間(jian)τ2，然后控制(zhi)部(bu)(bu)3可(ke)(ke)以基于第一半(ban)時(shi)(shi)間(jian)τ1和第二(er)半(ban)時(shi)(shi)間(jian)τ2確定死區時(shi)(shi)間(jian)τ。

因(yin)此，基(ji)于在(zai)死區(qu)時(shi)間期間集中于電(dian)荷的移動而計(ji)算的時(shi)間τ1和τ2，可(ke)以確定適(shi)當的死區(qu)時(shi)間τ以實現零(ling)電(dian)壓轉變(zvt)。

此外，控制(zhi)部3在已移(yi)動到浮置電容cds的電荷返回到電感器l1和l2之前終結死區時間τ，從而防(fang)止開(kai)關電壓再次(ci)增(zeng)加(jia)。

此外(wai)，可以基(ji)于上述表達(da)式(15)至(17)精確地確定死區時間τ的(de)適當范圍，從而可靠地實現零電(dian)壓(ya)轉變。

《死區時間τ的效果的驗證》

對于死區(qu)時間τ被(bei)(bei)設計在上(shang)述(shu)范圍內(nei)的各種變壓器(qi)，已經驗證了其(qi)性(xing)能。驗證結果(guo)將(jiang)被(bei)(bei)在以下描述(shu)。

<條件1>

電(dian)路配置：“2c2l”

電感(gan)器l1和l2的電感(gan)l＝15[mh]

負載的電阻r3＝15625[ω]

浮置電容cds＝5[pf]

在條件1的情況下，基于上述表達式(15)和(he)(17)如下計算死區時間τ的最(zui)小值(zhi)和(he)最(zui)大值(zhi)。

最小(xiao)值τmin＝253[ns]

最大值τmax＝2197[ns]

圖(tu)25是示出在(zai)條件1的(de)(de)情況下死區時間τ[ns]和效率[％]之間的(de)(de)關(guan)系的(de)(de)曲(qu)(qu)線(xian)(xian)圖(tu)。當計(ji)算的(de)(de)τmin和τmax繪制在(zai)曲(qu)(qu)線(xian)(xian)圖(tu)上時，發現這些值對應于(yu)在(zai)曲(qu)(qu)線(xian)(xian)中所示的(de)(de)特性上效率優(you)異(yi)的(de)(de)范圍。

圖(tu)(tu)26是示出(chu)在(zai)條件(jian)1的(de)(de)(de)(de)(de)情況下的(de)(de)(de)(de)(de)死區時間τ[ns]與(yu)變壓器的(de)(de)(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)功率[w]之間的(de)(de)(de)(de)(de)關系的(de)(de)(de)(de)(de)曲(qu)線圖(tu)(tu)。當將計(ji)算出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)τmin和τmax繪制(zhi)在(zai)曲(qu)線圖(tu)(tu)上(shang)時，發現這些值對應于在(zai)曲(qu)線中所示的(de)(de)(de)(de)(de)特性上(shang)實現穩定的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)輸(shu)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)范圍。

<條件2>

電(dian)路配置(zhi)：“2c2l”

電感器(qi)l1和l2的電感l＝15[mh]

負載的電阻r3＝7000[ω]

浮置電(dian)容cds＝5[pf]

在上(shang)述條件2的情況(kuang)下(xia)，基于表達(da)式(15)和(he)(17)如下(xia)計算死區(qu)時間τ的最小值和(he)最大(da)值。

最小(xiao)值(zhi)τmin＝303[ns]

最大值(zhi)τmax＝1622[ns]

圖(tu)27是示(shi)出(chu)條件2的(de)情況下的(de)死區時間(jian)τ[ns]和效率[％]之間(jian)的(de)關系的(de)曲(qu)線圖(tu)。當將(jiang)計算出(chu)的(de)τmin和τmax繪(hui)制在(zai)曲(qu)線圖(tu)上(shang)時，發現這(zhe)些值對(dui)應于(yu)在(zai)曲(qu)線中所示(shi)的(de)特性的(de)效率優(you)異(yi)的(de)范圍。

圖(tu)28是示出(chu)條件(jian)2的(de)情(qing)況下的(de)死(si)區時間τ[ns]與變壓器的(de)輸出(chu)功率(lv)[w]之間的(de)關系的(de)曲線圖(tu)。當將計算出(chu)的(de)τmin和τmax繪制在曲線圖(tu)上時，發現這些值對應于在曲線中所示的(de)特性(xing)上實現穩定的(de)高輸出(chu)的(de)范圍(wei)。

<條件3>

電路配置：“2c2l”

電(dian)感(gan)(gan)器(qi)l1和l2的電(dian)感(gan)(gan)l＝15[mh]

負(fu)載的(de)電(dian)阻(zu)r3＝15625[ω]

浮置電容cds＝10[pf]

在上述條(tiao)件3的情況下(xia)，基于表(biao)達式(15)和(17)如下(xia)計算死區時間τ的最(zui)小值和最(zui)大值。

最小值τmin＝514[ns]

最(zui)大值τmax＝2379[ns]

圖29是示出條件3的(de)(de)情況下的(de)(de)死(si)區時間τ[ns]和效(xiao)率[％]之間的(de)(de)關系的(de)(de)曲(qu)線(xian)圖。當將計算出的(de)(de)τmin和τmax繪(hui)制在(zai)曲(qu)線(xian)圖上時，發現這些值對應于在(zai)曲(qu)線(xian)中所示的(de)(de)特(te)性的(de)(de)效(xiao)率優異的(de)(de)范圍(wei)。

圖30是示(shi)(shi)出(chu)(chu)在(zai)條件3的(de)情況下的(de)死區時間τ[ns]與(yu)變壓器的(de)輸出(chu)(chu)功率[w]之(zhi)間的(de)關系的(de)曲線圖。當(dang)將計算出(chu)(chu)的(de)τmin和τmax繪制在(zai)曲線圖上時，發現這(zhe)些值對(dui)應于在(zai)曲線中所示(shi)(shi)的(de)特性上實現穩定(ding)的(de)高輸出(chu)(chu)的(de)范圍。

<條(tiao)件4>

電(dian)路配置：“2c2l”

電感(gan)器l1和(he)l2的電感(gan)l＝7.5[mh]

負(fu)載的電阻r3＝15625[ω]

浮置電(dian)容cds＝5[pf]

在上述條件4的情況下(xia)(xia)，基于(yu)表達式(15)和(17)如下(xia)(xia)計算死區時間(jian)τ的最(zui)小(xiao)值(zhi)和最(zui)大值(zhi)。

最(zui)小值(zhi)τmin＝122[ns]

最大值τmax＝2348[ns]

圖31是(shi)示出條件(jian)4的(de)(de)情況下的(de)(de)死區時間τ[ns]和(he)效率(lv)[％]之間的(de)(de)關系的(de)(de)曲(qu)線圖。當將計(ji)算出的(de)(de)τmin和(he)τmax繪制(zhi)在曲(qu)線圖上時，發(fa)現這些值對應于在曲(qu)線中所示的(de)(de)特(te)性的(de)(de)效率(lv)優異(yi)的(de)(de)范圍。

圖32是(shi)示出在條件4的(de)情況下(xia)的(de)死(si)區時(shi)間(jian)τ[ns]與變(bian)壓器的(de)輸(shu)出功率[w]之間(jian)的(de)關系的(de)曲線圖。當(dang)將計算(suan)出的(de)τmin和(he)τmax繪制在曲線圖上(shang)時(shi)，發現(xian)這些值對(dui)應于在曲線中所示的(de)特(te)性上(shang)實(shi)現(xian)穩定的(de)高輸(shu)出的(de)范圍。

<條件5>

電路配置(zhi)：“6c2l”

電感器l1和l2的電感l＝15[mh]

負載的電阻r3＝15625[ω]

浮置電(dian)容cds＝5[pf]

在上述條件5的情況下(xia)，基于(yu)表(biao)達(da)式(15)和(17)如下(xia)計算死(si)區時間(jian)τ的最小值(zhi)和最大值(zhi)。

最小(xiao)值(zhi)τmin＝783[ns]

最大值τmax＝2567[ns]

圖33是示(shi)出條(tiao)件5的(de)情況下(xia)的(de)死區時間τ[ns]和效率[％]之(zhi)間的(de)關系的(de)曲(qu)(qu)線(xian)圖。當將計算出的(de)τmin和τmax繪(hui)制在(zai)(zai)曲(qu)(qu)線(xian)圖上(shang)時，發現這些值對(dui)應于在(zai)(zai)曲(qu)(qu)線(xian)中所(suo)示(shi)的(de)特(te)性的(de)效率優異的(de)范圍。

圖34是示(shi)出(chu)(chu)在(zai)條件5的(de)(de)(de)情況下的(de)(de)(de)死區時(shi)間(jian)(jian)τ[ns]與變壓器的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)(chu)功率(lv)[w]之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)關(guan)系的(de)(de)(de)曲線(xian)圖。當將計算出(chu)(chu)的(de)(de)(de)τmin和τmax繪制在(zai)曲線(xian)圖上(shang)時(shi)，發現(xian)這些值對應于在(zai)曲線(xian)中所示(shi)的(de)(de)(de)特(te)性上(shang)實現(xian)穩定的(de)(de)(de)高輸(shu)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)范(fan)圍。

<條件(jian)6>

電路配(pei)置：“6c2l”

電感器(qi)l1和l2的電感l＝15[mh]

負載的電阻r3＝7000[ω]

浮(fu)置(zhi)電容cds＝5[pf]

在上述條件6的情況下，基于表達式(15)和(he)(17)如下計算死(si)區時(shi)間(jian)τ的最(zui)小值(zhi)和(he)最(zui)大(da)值(zhi)。

最小值τmin＝978[ns]

最大值τmax＝2046[ns]

圖(tu)35是示出條件6的情況下(xia)的死區時間(jian)τ[ns]和效率(lv)[％]之(zhi)間(jian)的關系的曲(qu)(qu)線圖(tu)。當將計算出的τmin和τmax繪(hui)制在曲(qu)(qu)線圖(tu)上(shang)時，發現這些值對應(ying)于在曲(qu)(qu)線中所示的特性的效率(lv)優異的范圍。

圖(tu)36是示(shi)出(chu)在條件(jian)6的(de)情況(kuang)下的(de)死區時(shi)間(jian)τ[ns]與變壓器的(de)輸(shu)出(chu)功率[w]之間(jian)的(de)關系的(de)曲線(xian)(xian)圖(tu)。當將計(ji)算出(chu)的(de)τmin和τmax繪制在曲線(xian)(xian)圖(tu)上(shang)時(shi)，發現這些(xie)值對應于(yu)在曲線(xian)(xian)中所示(shi)的(de)特性上(shang)實現穩定的(de)高輸(shu)出(chu)的(de)范圍。

<條件7>

電路配置：“6c2l”

電感器(qi)l1和(he)l2的電感l＝15[mh]

負載的電阻(zu)r3＝15625[ω]

浮置電容cds＝10[pf]

在上述條件7的情況下，基于表達式(15)和(he)(17)如(ru)下計算死區(qu)時間τ的最(zui)小值和(he)最(zui)大(da)值。

最小值τmin＝1658[ns]

最大值τmax＝3168[ns]

圖37是示出(chu)條(tiao)件7的(de)情況下的(de)死區(qu)時間τ[ns]和(he)效率[％]之間的(de)關系(xi)的(de)曲(qu)(qu)線圖。當將計算(suan)出(chu)的(de)τmin和(he)τmax繪(hui)制在曲(qu)(qu)線圖上(shang)時，發現這些值對應于在曲(qu)(qu)線中所示的(de)特性的(de)效率優(you)異的(de)范圍。

圖38是(shi)示出(chu)在(zai)條(tiao)件7的(de)情(qing)況下的(de)死區時間τ[ns]與變壓(ya)器的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率[w]之間的(de)關系的(de)曲線圖。當將計算出(chu)的(de)τmin和τmax繪(hui)制在(zai)曲線圖上時，發(fa)現這些值(zhi)對(dui)應于在(zai)曲線中所(suo)示的(de)特性上實現穩定的(de)高輸(shu)出(chu)的(de)范圍。

<條件(jian)8>

電路(lu)配置：“6c2l”

電感器l1和l2的電感l＝7.5[mh]

負載的電(dian)阻r3＝15625[ω]

浮置電容(rong)cds＝5[pf]

在(zai)上述條件(jian)8的情況下，基(ji)于表達式(15)和(he)(17)如(ru)下計(ji)算死(si)區時間τ的最(zui)小值(zhi)和(he)最(zui)大值(zhi)。

最小值τmin＝370[ns]

最大值(zhi)τmax＝2528[ns]

圖39是示出(chu)條件(jian)8的(de)(de)情況下的(de)(de)死區時間(jian)(jian)τ[ns]和效率(lv)[％]之間(jian)(jian)的(de)(de)關系的(de)(de)曲(qu)(qu)線(xian)圖。當將計(ji)算出(chu)的(de)(de)τmin和τmax繪制在曲(qu)(qu)線(xian)圖上時，發現這些值對應于在曲(qu)(qu)線(xian)中所示的(de)(de)特性的(de)(de)效率(lv)優異的(de)(de)范圍。

圖40是(shi)示(shi)出(chu)在(zai)條件(jian)8的(de)情況下的(de)死區時間τ[ns]與變壓器的(de)輸出(chu)功率[w]之(zhi)間的(de)關系的(de)曲(qu)線圖。當將計算(suan)出(chu)的(de)τmin和(he)τmax繪制(zhi)在(zai)曲(qu)線圖上時，發現這些(xie)值對應于在(zai)曲(qu)線中所示(shi)的(de)特性上實現穩定的(de)高輸出(chu)的(de)范圍。

在上述條(tiao)件(jian)1至8中(zhong)，浮置電(dian)容cds的值在多(duo)個電(dian)容器之間是公共(gong)的。在下文中(zhong)，將驗證多(duo)個電(dian)容器具有不同的浮置電(dian)容cds的情況(kuang)。

<條(tiao)件9>

電路配置：“4c2l”

電感器l1和l2的電感l＝15[mh]

負載的電阻r3＝15625[ω]

浮置電容cds＝17[pf]，10[pf]，10[pf]，3[pf]

作為整體的浮置電容σcds：40[pf]

在(zai)上述(shu)條件9的情況下，基于表達式(15)和(17)如下計(ji)算死區時間τ的最小值和最大值。

最(zui)小值τmin＝1063[ns]

最(zui)大(da)值τmax＝2760[ns]

圖41是示出條(tiao)件9的情(qing)況下的死區時間τ[ns]和效(xiao)率(lv)[％]之間的關(guan)系的曲線圖。當將(jiang)計算出的τmin和τmax繪制在曲線圖上時，發現(xian)這些值對(dui)應(ying)于在曲線中所示的特(te)性的效(xiao)率(lv)優異的范圍。

圖42是示(shi)出(chu)在條(tiao)件9的(de)(de)(de)情況下的(de)(de)(de)死區時(shi)間(jian)τ[ns]與變壓器的(de)(de)(de)輸出(chu)功(gong)率[w]之間(jian)的(de)(de)(de)關系的(de)(de)(de)曲(qu)線圖。當將計算出(chu)的(de)(de)(de)τmin和τmax繪制在曲(qu)線圖上時(shi)，發(fa)現這些值(zhi)對應于在曲(qu)線中所示(shi)的(de)(de)(de)特性上實現穩定的(de)(de)(de)高(gao)輸出(chu)的(de)(de)(de)范圍。

<條件10>

電路配置：“4c2l”

電感器l1和(he)l2的電感l＝15[mh]

負載的電阻r3＝15625[ω]

浮置電容cds＝12[pf]，5[pf]，15[pf]，8[pf]

作為(wei)整(zheng)體的浮置電容σcds：40[pf]

在上述(shu)條(tiao)件10的情(qing)況(kuang)下，基于表(biao)達式(15)和(17)如下計算死區時間(jian)τ的最小(xiao)值和最大(da)值。

最小值(zhi)τmin＝1063[ns]

最大(da)值(zhi)τmax＝2760[ns]

圖(tu)43是示(shi)出條(tiao)件10的(de)情況下的(de)死區時間(jian)τ[ns]和效率[％]之間(jian)的(de)關系的(de)曲(qu)線(xian)圖(tu)。當(dang)將計(ji)算出的(de)τmin和τmax繪制在曲(qu)線(xian)圖(tu)上時，發現(xian)這些值對應于在曲(qu)線(xian)中所示(shi)的(de)特性的(de)效率優異的(de)范圍(wei)。

圖44是示出(chu)(chu)在(zai)條件10的(de)情(qing)況下的(de)死區時間τ[ns]與變壓器的(de)輸出(chu)(chu)功率[w]之間的(de)關系的(de)曲(qu)線(xian)圖。當將計算出(chu)(chu)的(de)τmin和τmax繪(hui)制在(zai)曲(qu)線(xian)圖上時，發現(xian)(xian)這些值對應于(yu)在(zai)曲(qu)線(xian)中所示的(de)特性上實(shi)現(xian)(xian)穩定的(de)高(gao)輸出(chu)(chu)的(de)范圍。

如(ru)上所述(shu)，通過(guo)基于(yu)由表達式(15)和(17)表達的關系(xi)確(que)定死區(qu)時間τ，變壓器可以實現優異(yi)的效率和穩定的高輸出。

《補充》

注意，本申請(qing)所公開的實施例(li)在(zai)所有方面僅是說(shuo)明性的，并(bing)且不應(ying)被認為(wei)是限制性的。本發明的范(fan)(fan)圍(wei)由權利要求的范(fan)(fan)圍(wei)限定，并(bing)且旨在(zai)包括與權利要求的范(fan)(fan)圍(wei)等同的含義和在(zai)范(fan)(fan)圍(wei)內的所有修(xiu)改(gai)。

參考標記列表

1變壓器

1f前級電路

1r后級電路

2ac電源，電源

3控制部

4開關器件

c1到c5電容器

c6電容

d1至d4，d11，d12二極管

l1，l2電感器

m1，m2連接點

n1到n7，n11到n13節點(dian)

px第一輸出端口

py第二輸出端口

r負載

r1，r2泄(xie)放電阻器

r3電阻

sr1，sr2，sb1，sb2開(kai)關

sw1至sw4開關