具有PFC和多模LLC DC/DC转换器的AC/DC SMPS架构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115955104A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211094537.X(22)申请日2022.09.08(30)优先权数据17/497,2332021.10.08US(71)申请人GaN系统公司地址加拿大安大略省渥太华(72)发明人刘学超陈迪邱亚杰(74)专利代理机构深圳市博锐专利事务所44275专利代理师林栋(51)Int.Cl.H02M1/42(2007.01)H02M7/219(2006.01)H02M3/335(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图12页(54)发明名称具有PFC和多模LLCDC/DC转换器的AC/DCSMPS架构(57)摘要AC/DC开关模式电源(SMPS)包括PFC级、隔离式LLCDC/DC转换器级和控制电路，该控制电路向PFC和LLC控制器提供反馈/控制信号，以根据感测到的峰值AC输入电压和所需的输出电压Vo启用多个工作模式。PFC为低压线路AC输入提供第一DC母线电压Vdc(例如，200V)，以及为高压线路AC输入或通用AC输入提供第二DC母线电压(例如，400V)。多模LLC转换器可在半桥模式或全桥模式下运行。针对低压线路AC输入、输出电压Vo和PFC输出Vdc，LLC在全桥模式下运行；针对高压线路输入、输出电压Vo和PFC输出2×Vdc，LLC在半桥模式下运行；针对通用AC输入、输出电压2×Vo和PFC输出2×Vdc，LLC在全桥模式下运行。CN115955104ACN115955104A权利要求书1/3页1.一种AC输入AC/DC开关模式电源(SMPS)，包括：第一级，所述第一级包括非隔离式AC/DC转换器，所述AC/DC转换器包括接收AC输入电压(VACin)以及提供DC母线电压Vdc的功率因数校正(PFC)级；和PFC控制器；第二级，所述第二级包括隔离式DC/DC转换器，所述DC/DC转换器包括接收Vdc以及提供输出电压Vo的LLC谐振DC/DC转换器；和LLC控制器；所述LLC谐振DC/DC转换器包括可在半桥模式和全桥模式下运行的第一半桥式臂和第二半桥式臂；以及控制电路，所述控制电路被配置为：感测所述AC输入电压(VACin)，向所述PFC控制器提供第一(电压反馈)控制信号，以调节所述PFC的输出，从而根据所述AC输入电压提供DC母线电压Vdc；向所述LLC控制器提供第二(全桥/半桥模式)控制信号，以根据所述AC输入电压在全桥模式或半桥模式下运行所述LLC谐振转换器；在第一工作模式下，对于处于阈值或低于阈值的低压线路AC输入，所述PFC将Vdc调节为第一值(Vdc1)，并且LLC谐振转换器在全桥模式下运行，以提供第一输出电压Vo；以及在第二工作模式下，对于高于所述阈值的高压线路AC输入，所述PFC将Vdc调节为第二值，所述第二值是所述第一值的两倍(2×Vdc1)，并且所述LLC谐振DC/DC转换器在半桥模式下运行，以提供所述第一输出电压Vo。2.根据权利要求1所述的AC/DCSMPS，其中：在第三工作模式下，对于通用AC输入，所述PFC将Vdc调节为所述第二值(2×Vdc1)，并且所述LLC谐振DC/DC转换器在全桥模式下运行，以提供第二输出电压2×Vo。3.根据权利要求1所述的AC/DCSMPS，所述AC/DCSMPS被配置作为可在所述第一工作模式和第二工作模式下运行以提供固定输出电压Vo的电源装置(PSU)。4.根据权利要求2所述的AC/DCSMPS，所述AC/DCSMPS被配置作为包括多个输出端口的电力输送(PD)适配器，每个输出端口包括降压转换器；和输出端口控制器，其中，每个降压转换器从所述LLC谐振转换器接收所述第一输出电压Vo或所述第二输出电压2×Vo，以及向对应的输出端口提供输出电压Vout，其中，所述输出控制器向所述控制电路提供输出模式定义信号，以控制所述输出电压Vout：在所述第一工作模式和第二工作模式下，每个降压转换器接收所述第一输出电压Vo，并且从第一功率范围的第一组输出电压中选择所述输出端口的所述输出电压Vout；在所述第三工作模式下，每个降压转换器接收所述第二输出电压2×Vo，并且从第二功率范围的第二组输出电压中选择所述输出端口的所述输出电压Vout，所述第二功率范围高于所述第一功率范围。5.根据权利要求2所述的AC/DCSMPS，所述AC/DCSMPS被配置作为包括多个输出端口的适用于PD规范版本3.1(PD3.1)的USB电力输送(PD)适配器，每个输出端口包括降压转换器和USB端口；和输出端口控制器，2CN115955104A权利要求书2/3页其中，每个降压转换器从所述LLC谐振转换器接收所述第一输出电压Vo或所述第二输出电压2×Vo，以及向所述对应的