磁禪合系數(shù)被磁禪合，所述磁禪合系數(shù)優(yōu) 選地大于0. 1，或者更優(yōu)選地大于0.4。該磁禪合將迫使第一半導(dǎo)體開關(guān)和第二半導(dǎo)體開關(guān) 的控制輸入信號例如柵極信號或電壓之間具有基本上180°的相移。為了提供輸入電感器 與第一電感器之間的大的磁禪合系數(shù)，該些電感器可W纏繞共用的導(dǎo)磁性構(gòu)件或磁巧。出 于相同的原因，第一電感器和第S電感器可W纏繞共用的導(dǎo)磁性構(gòu)件或磁巧。
[0018] 第一偏置電壓源可各種方式進(jìn)行配置。在一種實施方式中，第一偏置電壓源 可W禪接在諧振電力轉(zhuǎn)換器的合適的DC偏置電壓或參考電壓與諧振電力轉(zhuǎn)換器的地電勢 或負(fù)供電軌之間?？蒞通過合適的分壓電路或電壓調(diào)節(jié)電路從DC偏置電壓或參考電壓得 到第一可調(diào)偏置電壓。在一種實施方式中，第一偏置電壓源包括從第一可調(diào)偏置電壓禪接 至諧振電力轉(zhuǎn)換器的固定電勢如地的電容器。第一可調(diào)電阻器禪接在第一可調(diào)偏置電壓與 第一DC參考電壓之間，并且第二可調(diào)電阻器禪接在第一可調(diào)偏置電壓與第二DC參考電壓 之間。第一DC參考電壓可W擁有與第一可調(diào)偏置電壓的最大峰值電壓相比較高的DC電壓。 第二DC參考電壓可W擁有與第一可調(diào)偏置電壓的預(yù)期最小電壓相比較低的DC電壓，W使 得能夠通過調(diào)節(jié)第一可調(diào)電阻與第二可調(diào)電阻之間的電阻率，貫穿合適的電壓調(diào)節(jié)范圍改 變第一可調(diào)偏置電壓。第一可調(diào)電阻器和第二可調(diào)電阻器中的每一個優(yōu)選地包括MOS晶體 管，所述MOS晶體管允許從所述MOS晶體管的高阻抗柵極端子來控制各個電阻。
[0019] 第一電感器的電感可W在1址與10UH之間如1址與50址之間。后一電感范圍使 得能夠?qū)⒌谝浑姼衅餍纬蔀橛∷㈦娐钒宓碾姎廑E線圖案或者形成為集成無源半導(dǎo)體部件， 其產(chǎn)生諧振電力轉(zhuǎn)換器的相當(dāng)大的尺寸減小和相當(dāng)大的可靠性優(yōu)點。
[0020] 如在下面更詳細(xì)地說明的，優(yōu)選地，例如通過調(diào)節(jié)第一電感器的基本上固定的電 感的值直到在開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的控制輸入端處獲得合適的電壓擺幅為止，來試驗性地確定第一電 感器的基本上固定的電感。優(yōu)選地，基本上固定的電感被設(shè)置成使得；開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的控制輸入 端處的峰值電壓超過開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的半導(dǎo)體開關(guān)中的至少之一的闊值電壓。該闊值電壓針對N 溝道電力MOSFET可W例如處于5V與10V之間，但是技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，取決于當(dāng)前半導(dǎo)體 技術(shù)的特性，其他類型的半導(dǎo)體開關(guān)可W具有不同的闊值電壓。
[0021] 在一種實施方式中，第一電感器的基本上固定的電感被選擇成使得：開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的 控制輸入端處的峰峰電壓擺幅近似等于開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的半導(dǎo)體開關(guān)中的所述至少之一的闊值 電壓的數(shù)值。在W上所提及的關(guān)于N溝道電力MOSFET的示例中，根據(jù)闊值電壓，峰峰電壓 擺幅將被相應(yīng)地調(diào)節(jié)為5V與10V之間的值。
[0022] 在另一種實施方式中，自激振蕩反饋回路包括串聯(lián)諧振電路，所述串聯(lián)諧振電路 禪接在第一半導(dǎo)體開關(guān)的控制輸入端與轉(zhuǎn)換器的固定電勢之間。所述串聯(lián)諧振電路優(yōu)選地 包括連接在半導(dǎo)體開關(guān)的控制輸入端與負(fù)供電軌例如地之間的電容器和電感器的級聯(lián)結(jié) 構(gòu)。所述串聯(lián)諧振電路用于；通過使一個或更多個偶次諧波頻率分量衰減來將另外的非偶 次頻率分量引入開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的控制輸入端例如第一半導(dǎo)體開關(guān)的柵極處的振蕩電壓波形的 基本頻率分量。該導(dǎo)致振蕩電壓波形的梯形波形并且引起更快的開關(guān)接通及關(guān)斷次數(shù)。
[0023] 本諧振電力轉(zhuǎn)換器的有用實施方式包括DC-DC電力轉(zhuǎn)換器。優(yōu)選地通過將整流器 禪接在諧振網(wǎng)絡(luò)的輸出端與逆變器或轉(zhuǎn)換器輸出端子之間W生成經(jīng)整流的DC輸出電壓， 來構(gòu)建或得到所述DC-DC電力轉(zhuǎn)換器。所述整流器可W包括一個或更多個二極管，W提供 對DC輸出電壓的無源整流。諧振電力轉(zhuǎn)換器的替選實施方式的整流器包括同步整流器，所 述同步整流器可W包括一個或更多個半導(dǎo)體開關(guān)。根據(jù)該樣的一種實施方式，所述同步整 流器包括：整流半導(dǎo)體開關(guān)，整流半導(dǎo)體開關(guān)被配置成根據(jù)整流半導(dǎo)體開關(guān)的整流器控制 輸入來對諧振網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓進(jìn)行整流。具有基本上固定的電感的第一整流電感器禪接在 固定或可調(diào)整流器偏置電壓與整流器控制輸入之間。本實施方式的明顯優(yōu)點是：出于下面 參照附圖中的圖8所詳細(xì)討論的原因，整流器的固定或可調(diào)整流器偏置電壓可W保持與諧 振電力轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)上的用于生成開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的第一可調(diào)偏置電壓的第一偏置電壓源不 禪接或不連接。固定或可調(diào)整流器偏置電壓可W例如通過電阻性分壓器或電容性分壓器禪 接至諧振電力轉(zhuǎn)換器的固定DC偏置電壓源或禪接至經(jīng)整流的DC輸出電壓。
[0024] 技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，取決于例如由任何特定諧振電力轉(zhuǎn)換器強(qiáng)加的闊值電壓，柵 源擊穿電壓、漏源擊穿電壓等的需求，多個類型的半導(dǎo)體晶體管可W用于實現(xiàn)第一半導(dǎo)體 開關(guān)和第二半導(dǎo)體開關(guān)中的每一個。第一半導(dǎo)體開關(guān)和第二半導(dǎo)體開關(guān)中的每一個可W例 如包括MOS陽T或IGBT，例如氮化嫁佑aN)MOS陽T或碳化娃（SiC)MOS陽T。
[0025] 本發(fā)明的第二方面設(shè)及一種諧振電力轉(zhuǎn)換器組件，所述諧振電力轉(zhuǎn)換器組件包 括；根據(jù)本發(fā)明的前述實施方式中任一項所述的諧振電力轉(zhuǎn)換器；W及載體基板，所述載 體基板上集成有至少開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和諧振電路，其中，載體基板的電氣跡線圖案形成第一電感 器。載體基板可W包括單層印刷電路板或多層印刷電路板，所述單層印刷電路板或多層印 刷電路板具有將諧振電力轉(zhuǎn)換器的各種電子部件互聯(lián)的整體形成的電氣布線圖案。用于實 現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換器的VHF開關(guān)頻率的第一電感所需的相對小的電感例如數(shù)十nH數(shù)量級的電感 有利于W下有利集成；將第一電感器與合適尺寸的電力轉(zhuǎn)換器的潛在的其他電感器直接地 集成在載體基板如印刷電路板的布線圖案中。該類型的集成產(chǎn)生幾個優(yōu)點如節(jié)省部件成 本、減少組裝時間和成本W(wǎng)及可能提高電力轉(zhuǎn)換器組件的可靠性。
[0026] 載體基板的特別有利的實施方式包括集成有本諧振電力轉(zhuǎn)換器的所有有源部件 和無源部件的半導(dǎo)體管巧如基于CMOS的集成電路。
【附圖說明】
[0027] 將結(jié)合附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，其中：
[002引圖1A是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的E類諧振電力轉(zhuǎn)換器的電路圖；
[0029] 圖1B是根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的包括成對的磁電感器的E類諧振電力轉(zhuǎn)換 器的電路圖；
[0030] 圖2A是根據(jù)本發(fā)明的第=實施方式的包括串聯(lián)諧振電路的E類諧振電力轉(zhuǎn)換器 的電路圖；
[0031] 圖2B是根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的包括串聯(lián)諧振電路的E類諧振電力轉(zhuǎn)換器 的電路圖；
[0032] 圖2C是包括多個串聯(lián)諧振電路的E類和DE類諧振電力轉(zhuǎn)換器的柵極驅(qū)動電路的 電路圖；
[003引圖2D示出了根據(jù)本發(fā)明的第S實施方式的E類諧振電力轉(zhuǎn)換器的MOSFET開關(guān)的 傳遞函數(shù)的多個幅值和相位響應(yīng)曲線；
[0034] 圖2E示出了根據(jù)本發(fā)明的第S實施方式的E類諧振電力轉(zhuǎn)換器的MOSFET開關(guān)的 多個控制輸入信號波形；
[0035] 圖3A是根據(jù)本發(fā)明的第五實施方式的DE類諧振電力轉(zhuǎn)換器的電路圖；
[0036] 圖3B是根據(jù)本發(fā)明的第六實施方式的包括成對的磁禪合電感器的DE類諧振電力 轉(zhuǎn)換器的電路圖；
[0037] 圖4是基于根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的E類諧振電力轉(zhuǎn)換器的示例性DC-DC電 力轉(zhuǎn)換器的電路圖；
[003引圖5示出了第一實施方式的E類諧振電力轉(zhuǎn)換器的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的輸出端處的對于施 加給開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的控制輸入端的不同偏置電壓電平的電壓波形的一系列曲線圖；
[0039] 圖6是基于E類諧振電力轉(zhuǎn)換器的第一實施方式的第二示例性DC-DC電力轉(zhuǎn)換器 的電路仿真模型；
[0040] 圖7示出了示出了第二DC-DC電力轉(zhuǎn)換器的對于可調(diào)偏置電壓的四個不同的DC 偏置電壓電平的各種仿真電壓波形的一系列曲線圖；W及
[0041] 圖8是基于根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的E類諧振電力轉(zhuǎn)換器的在輸出側(cè)上具有 同步整流的第SDC-DC電力轉(zhuǎn)換器的電路圖。
【具體實施方式】
[0042] 圖1A是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的E類諧振電力轉(zhuǎn)換器100的簡化電路圖。 如在下面更詳細(xì)地說明的，由于除其他因素之外的與圍繞晶體管開關(guān)元件Si而連接的自激 振蕩反饋回路的操作相關(guān)的低開關(guān)損耗，本E類諧振電力轉(zhuǎn)換器特別良好地適用于例如大 于lOMHz或更高如在30MHz與300MHz之間的開關(guān)頻率處的VHF頻率范圍中的操作。E類諧 振電力逆變器或轉(zhuǎn)換器100包括用于從DC電源104接收DC輸入電壓Viw的輸入墊或端子 102。DC電壓電平可W根據(jù)如處于IV與500V之間的例如10V與230V之間的任意特定轉(zhuǎn)換 應(yīng)用的需求來相當(dāng)大地變化。開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括單開關(guān)晶體管Si。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，開關(guān)晶體 管Si可W包括不同類型的半導(dǎo)體晶體管如M0SFET和IGBT。技術(shù)人員同樣應(yīng)當(dāng)理解，在實 踐中開關(guān)晶體管Si可W通過多個并聯(lián)的獨立晶體管形成W例如在多個設(shè)備之間分配操作 電流。在本發(fā)明的一種實施方式中，Si通過能夠從制造商國際整流器公司（International Rectifier)處獲得的IRF5802電力M0SFET形成。開關(guān)晶體管Si的柵極端子Ves形成開關(guān) 網(wǎng)絡(luò)的控制輸入端，使得Si能夠在導(dǎo)通狀態(tài)或接通狀態(tài)與非導(dǎo)通狀態(tài)或關(guān)斷狀態(tài)之間進(jìn)行 切換，其中，在導(dǎo)通狀態(tài)或接通狀態(tài)下漏極端子與源極端子之間的阻抗低，在非導(dǎo)通狀態(tài)或 關(guān)斷狀態(tài)下漏極端子與源極端子之間的阻抗非常大。在基于單開關(guān)晶體管的本實施方式 中，開關(guān)晶體管Si的漏極端子Vds形成開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)輸入端和開關(guān)輸出端二者。漏極端 子Vds處于通過輸入電感器L?(108)禪接至DC輸入電壓的一側(cè)。漏極端子Vds還禪接至包 括諧振電容器旬和諧振電感器LC的串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的第一側(cè)。輸入電感器LIW、諧振電容器 Ce、MOS陽TSi的本征漏源電容CdsW及諧振電感器Lk(112)共同形成電力轉(zhuǎn)換器100的諧 振網(wǎng)絡(luò)。串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的第二和相對側(cè)如所示直接地或通過如在下面詳細(xì)示出的合適的整 流電路操作地禪接至E類諧振電力轉(zhuǎn)換器100的輸出端子114或節(jié)點。逆變器負(fù)載示意性 地通過在輸出端子114處連接至轉(zhuǎn)換器的負(fù)載電阻器Rwad來表示，并且通常可W展現(xiàn)出電 感性阻抗、電容性阻抗或電阻性阻抗。在本實現(xiàn)中，諧振網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計成具有大約50MHz的諧 振頻率（fc)，但是該諧振頻率可W因當(dāng)前應(yīng)用的需求而異。在實踐中，諧振電容器旬和諧 振電感器Lc的相應(yīng)值可W被選擇成使得針對特定負(fù)載阻抗在轉(zhuǎn)換器輸出端處實現(xiàn)目標(biāo)輸 出電力。之后，輸入電感器Liw的值被選擇成使得；考慮到所選的開關(guān)晶體管的本征漏源電 容Cds來實現(xiàn)預(yù)定諧振頻率（f。）的期望或目標(biāo)值。
[0043] 如W上簡要提及的，本E類諧振電力轉(zhuǎn)換器100包括圍繞晶體管開關(guān)Si布置的自 激振蕩反饋回路，使得回路的振蕩頻率設(shè)置電力轉(zhuǎn)換器100的開關(guān)或操作頻率。自激振蕩 反饋回路包括晶體管開關(guān)Si的本征柵漏電容C。。，本征柵漏電容C。。將漏極端子VDS處的開 關(guān)輸出信號的180度相移部分傳輸回晶體管開關(guān)S1的柵極端子。另外的回路相移由柵極 電感器L。引入，柵極電感器L。優(yōu)選地包括基本上固定的電感。柵極電感器L。禪接在可變 偏置電壓VBi。^與晶體管開關(guān)S1的柵極端子之間。利用在下面結(jié)合圖4更詳細(xì)地說明的設(shè) 計，可變偏置電壓通過偏置電壓發(fā)生器或偏置電壓源生成。然而，通過柵極電感器LG 施加給晶體管開關(guān)Si的柵極端子的可