软开关谐振转换器的有源阻尼的制作方法

1.本技术涉及软开关谐振转换器，例如辅助谐振换向极逆变器(arcpi)，并且更具体地但非排他地涉及阻尼这种转换器的换向回路中的电流和电压振铃(ringing)。


背景技术：

2.软开关转换器(诸如arcpi)提供相对于硬开关转换器的优点包括低的开关损耗和针对高频开关应用的提高的适用性。然而，这种转换器面临许多困难，诸如不期望有的电压或电流振荡，有时被称为电压和电流振铃。已经做出了许多努力来减轻电压和电流电路振铃。某些方法寻求利用具有固有高阻尼系数和振铃频率的小谐振电容器。然而，对于需要大谐振电容器且无法最小化换向回路电感的应用而言，这种方法是不够的。在这种应用中，由于较低的振铃频率和较低的阻尼系数，电压和电流振铃可能会更糟。此外，为了以高的开关频率正常运行，需要额外的阻尼。对于本文中公开的独特的装置、方法和系统，仍然存在大量未被满足的需求。


技术实现要素：

3.为了清楚、简洁和准确地描述本公开的示例实施例、其制作和使用的方式和过程，并且使得能够实践、制作和使用本公开的示例实施例，现在将参考某些示例实施例，这些示例实施例包括附图中所示的实施例，并且将使用特定的语言来描述这些示例实施例。然而，应当理解，由此不会对本发明的范围创造任何限制，并且本发明包括并保护本领域技术人员将想到的示例实施例的这种改变、修改和其它应用。
4.一个示例实施例是一种包括有源阻尼器的独特的软开关谐振转换器。另一个示例实施例是操作包括有源阻尼器的软开关谐振转换器的独特方法。另一个示例实施例是包括软开关谐振转换器的独特系统，该软开关谐振转换器包括有源阻尼器。其它的实施例、形式、目的、特征、优点、方面和益处将从以下描述和附图变得明显。
附图说明
5.图1是描绘根据示例实施例的软开关谐振转换器电路装置的某些方面的示意电路图。
6.图2是描绘根据示例实施例的软开关谐振转换器电路装置的操作的某些方面的信号时序图。
7.图3a是描绘图1的软开关谐振转换器电路装置的有源阻尼操作状态的某些方面的示意电路图。
8.图3b是描绘图1的软开关谐振转换器电路装置的另一有源阻尼操作状态的某些方面的示意电路图。
9.图4是描绘根据另一示例实施例的软开关谐振转换器电路装置的某些方面的示意电路图。
10.图5是描绘示例控制和驱动电路装置的某些方面的示意电路图。
11.图6和图7是描绘示例电源电路装置的某些方面的示意电路图。
12.图8至图14是描绘几个示例双向开关的某些方面的示意电路图。
具体实施方式
13.参考图1，示出了软开关谐振转换器电路装置100(在本文中也被称为电路装置100)的示例实施例。在所示实施例中，电路装置100被配置为辅助谐振换向极(arcp)逆变器(在本文中也被称为arcpi)。应当理解，在其它实施例中，电路装置100可以被配置为多种其它类型的软开关谐振转换器，包括例如谐振负载逆变器、谐振链路逆变器、谐振极逆变器、或其它类型的软开关谐振转换器。应当理解，arcp转换器包括利用辅助极来实现软开关的多种转换器类型，并且不限于所示实施例。其它实施例包括包含多个不同结构和连接的极。此外，本公开考虑了软开关谐振转换器的多种架构和配置，其中电容器(有时也被称为谐振电容器或缓冲电容器)以与半导体开关并联的关系被设置，其中所公开的有源阻尼电路装置架构能够应用于开关与电容器之间的换向回路中。因此，应当理解，电路装置100的所示方面的描述适用于本领域技术人员在受益于本公开的情况下理解的其它这种转换器的相关方面。
14.电路装置100包括dc链路110，该dc链路110包括：与第一dc链路轨113和dc链路中点115耦合的第一dc链路电容器111、以及与第二dc链路轨114和dc链路中点115耦合的第二dc链路电容器112。在操作期间，第一dc链路轨113处于第一电压，第二dc链路轨114处于低于第一dc电压的第二电压，并且dc链路中点115处于中点电压。第一dc链路轨113包括等效串联电感(esl)103，该等效串联电感(esl)103是第一dc链路轨113的固有电感或寄生电感而不是分立电感器。第二dc链路轨114包括esl 104，该esl 104是第二dc链路轨114的固有电感或寄生电感而不是分立电感器。
15.应当理解，dc链路110可以以多种形式被提供，并且可以具有多种电压和其它属性。某些实施例包括低压(lv)应用，其中正dc链路轨和负dc链路轨(例如，dc链路轨113和dc链路轨114)之间的电压差可以在50vdc到1000vdc之间。在其它实施例中，考虑了数kv范围内的较高电压电平。其它的实施例考虑了多种其它电压大小和电压差。还应当理解，正dc链路轨和负dc链路轨(例如，dc链路轨113和dc链路轨114)之间的电压差是灵活的，这取决于dc链110被如何馈电。例如，一些实施例可以使用连接到dc链路的前端隔离变压器和整流器，其中正轨和负轨浮置，并且差分电压通常在50v到1500v的范围内，但原则上处于在此范围之外的其它电压也是可以的。在其它实施例中，正轨、中点或负轨可以被接地至大地。优选地，正轨和负轨(例如，dc链路轨113和dc链路轨114)是平衡的。例如，如果dc链路中点115处于0vdc，则dc链路轨113将处于正电压(例如，在 25vdc到 500vdc的范围内，在 150vdc到 400vdc的范围内，或在其它正电压范围内)并且dc链路轨114将处于与正电压相对应的负电压(例如，在
‑
25vdc到
‑
500vdc的范围内，在
‑
150vdc至
‑
400vdc的范围内，或在与其它正电压范围相对应的其它负电压范围内)。应当理解，前述示例只是可以存在于dc链路110的操作中的或与dc链路110的操作相关联的许多电压大小和极性中的一些。还应当理解，前述示例的电压大小可能会受到波动、误差幅度、容差和其它变化的影响，并且可能不会严格固定到所述的精确示例大小。还应当理解，可以使用术语“总线”来代替术语“链路”，使得例如对
dc链路的引用被理解为包括dc总线，反之亦然。
16.电路装置100包括功率部分120，该功率部分120包括第一功率开关121和第二功率开关122，该第一功率开关121在第一dc链路轨节点117与第一dc链路轨113耦合并且在输出节点125与ac负载(未示出)耦合，该第二功率开关122与第二dc链路轨114、第二dc链路轨节点118和输出节点125串联耦合。第一功率开关121可操作以响应于从控制和驱动器电路装置(图1中未示出)接收的控制信号来将dc链路轨节点117与输出节点125连接和断开连接。第二功率开关122可操作以响应于从控制和驱动器电路装置接收的控制信号来将dc链路轨节点118与输出节点125连接和断开连接。第一功率开关121包括esl(等效串联电感)123，该esl 123是第一功率开关121以及与dc链路轨113的连接的固有电感或寄生电感，该esl 123对应于总换向回路电感的一部分(而不是分立电感器)。第二功率开关122包括esl 124，该esl 124是第二功率开关122以及与dc链路轨114的连接的固有电感或寄生电感(而不是分立电感器)。
17.当第一功率开关121闭合(例如，被控制为接通或导通状态)时，第一开关电流i
s1
可以在dc链路轨节点117与输出节点125之间流动。类似地，当第二功率开关122闭合(例如，被控制为接通或导通状态)时，第二开关电流i
s2
可以在输出节点125与dc链路轨节点118之间流动。另一方面，当第一功率开关121断开(例如，被控制为关断或非导通状态)时，第一开关电流i
s1
将不会在dc链路轨节点117与输出节点125之间沿开关前向方向流动(尽管电流可以通过第一功率开关121的反并联二极管以开关反向方向流动)。类似地，当第二功率开关122断开(例如，被控制为关断或非导通状态)时，第二开关电流i
s2
将不会在dc链路轨节点118与输出节点125之间沿开关前向方向流动(尽管电流可以通过第二功率开关122的反并联二极管以开关反向方向流动)。因此，通过断开和闭合第一功率开关121和第二功率开关122，输出节点125处的负载电压将被控制为来自dc链路轨113的电压或来自dc链路轨114的电压。
18.第一功率开关121和第二功率开关122可以以多种形式提供，包括例如半导体开关器件，诸如绝缘栅双极晶体管(igbt)、金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)、碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(sic mosfet)、sic结栅极场效应晶体管(sic jfet)、氮化镓高电子迁移率晶体管(gan hemt)、氮化镓金属氧化物半导体场效应晶体管(gan mosfet)或由本领域技术人员在受益于本公开的情况下理解的其它类型的功率开关器件。在某些形式中，第一功率开关121和第二功率开关122作为igbt被提供，该igbt具有的阻断电压额定值大于vdc，例如1.2kv或在1kv或更大的范围内。
19.电路装置100包括换向部分130，该换向部分130包括：与第一功率开关121并联以提供第一换向回路133的第一谐振电容器131、以及与第二功率开关122并联以提供第二换向回路134的第二谐振电容器132。第一谐振电容器131包括作为第一谐振电容器131的固有电感或寄生电感的esl 135。第二谐振电容器132包括作为第一谐振电容器131的固有电感或寄生电感的esl 136。
20.电路装置100包括与dc链路中点节点115和输出节点125串联耦合的辅助臂140。辅助臂140包括辅助开关142和电感器145。辅助开关142可操作以与功率开关121和第二功率开关122的操作相协调地将dc链路中点节点115与输出节点125连接和断开连接，以提供第一功率开关121和第二功率开关122的软开关。在所示实施例中，辅助开关142是双向开关，该双向开关包括处于反串联配置的或以相反极性串联的两个开关器件142a、142b。开关器
件142a、142b可以是igbt、mosfet或本领域技术人员在受益于本公开的情况下理解的其它类型的功率开关器件。在其它实施例中，辅助开关142可以是单器件双向开关，诸如双向氮化镓(gan)开关器件或各种其它双向可控开关拓扑，包括例如将在下文进一步描述的图8至图11所示的器件。
21.当辅助开关142闭合(例如，被控制为接通或导通状态)时，辅助电流i
aux
可以在中点节点115与输出节点125之间流动。另一方面，当辅助开关142断开(例如，被控制为关断或非导通状态)时，辅助电流i
aux
将不会在中点节点115与输出节点125之间流动。类似地，当第二功率开关122断开(例如，被控制为关断或非导通状态)时，第二开关电流i
s2
将不会在输出节点125与dc链路轨节点118之间流动。
22.电路装置100包括有源阻尼器150，该有源阻尼器150耦合在电容器131至132的中点与输出节点125之间，并且该有源阻尼器150包括阻尼器开关，该阻尼器开关可控制以在第一开关状态下提供有源阻尼器的第一电阻并且在第二开关状态下提供有源阻尼器的第二电阻，第一电阻具有比第二电阻低的大小。可以以多种形式提供有源阻尼器。在图1所示的实施例中，有源阻尼器150包括双向阻尼器开关151(有时在本文中被称为阻尼器开关151或双向开关151)，该双向阻尼器开关151包括：以反串联关系布置的第一开关器件151a和第二开关器件151b、以及与第一开关器件151a和第二开关器件151b并联设置的阻尼电阻器152。第一开关器件151a和第二开关器件151b可以是mosfet器件，该mosfet器件具有的阻断电压额定值在100v至200v范围内或大约是dc总线电压vdc的20％。应当理解，相对于具有较高电压额定值(诸如第一功率开关121和第二功率开关122的电压额定值，其可以是例如1200v)的开关器件，使用这种器件提供了显著较低的导通损耗。
23.当第一开关器件和第二开关器件闭合(例如，被控制为接通或导通状态)时，有源阻尼器150提供对谐振电容器电流i
cr
的双向第一电阻，该双向第一电阻可以是零或接近零，例如，第一开关器件151a和第二开关器件151b在接通或导通状态中的固有电阻。当第一开关器件151a和第二开关器件151b断开(例如，被控制为关断或非导通状态)时，有源阻尼器150根据阻尼电阻器152的值提供对谐振电容电流i
cr
的双向第二电阻。在某些形式中，取决于转换器的额定电流，阻尼电阻器152提供的第二电阻可以是例如0.1欧姆至0.5欧姆或其它值。
24.在其它实施例中，有源阻尼器150可以以多种其它形式提供。例如，在某些形式中，阻尼开关151可以包括单个双向开关器件，诸如与阻尼电阻器152并联设置的氮化镓(gan)晶体管，而不是包括第一开关器件151a和第二开关器件151b。在某些形式中，代替阻尼开关151和阻尼电阻器152，三态器件可控制以在第一状态下提供第一电阻，并且可以用于在第二状态下提供第二电阻。应当理解，三态器件可以包括双向开关，诸如没有电阻152的双向开关151，其中与常规的接通或关断不同，双向开关由栅极电压/电流以三态方式被控制。第三状态对应于中间期望电阻值；高于接通状态，并且远低于关断状态。还应当理解，前述示例只是包括如下的阻尼器开关的有源阻尼器的几个示例，该阻尼器开关可控制以在第一开关状态下提供有源阻尼器的第一电阻并且在第二开关状态下提供有源阻尼器的第二电阻，第一电阻具有比第二电阻低的大小，并且有源阻尼器150还考虑本领域技术人员在受益于本公开的情况下理解的其它形式和变化。
25.参考图8至图11，示出了双向开关的几个其它示例，它们可以用于代替有源阻尼器
150的双向阻尼开关151，代替辅助臂140的辅助开关142，或代替根据本公开的其它开关。
26.图8图示了作为基于氮化镓(gan)的开关的一个示例的双向开关251。双向开关251是包括第一开关端子节点s1和第二开关端子节点s2以及第一栅极端子节点g1和第二栅极端子节点g2的四端子gan hmet器件。gan开关器件部分202的源极与开关端节点s1耦合，gan开关器件部分204的源极与开关端节点s2耦合，并且gan开关器件部分202、204的漏极彼此耦合，并且可以共享gan器件内部的相同漏极区域以具有较低的导通电阻。第一栅极端子节点g1和第二栅极端子节点g2与相应的第一驱动器电压v
g1
和第二驱动器电压v
g2
耦合。
27.图9示出了双向开关351，该双向开关351包括四个二极管301、303、305、307和单个igbt开关器件302。二极管301的阳极和二极管305的阴极与第一开关端节点耦合。二极管303的阳极和二极管307的阴极与第二开关端节点耦合。二极管301的阴极、二极管303的阴极和igbt开关器件302的集电极与第三节点耦合。二极管305的阳极、二极管307的阳极和igbt开关器件302的发射极与第四节点耦合。
28.图10示出了双向开关451，该双向开关451包括igbt开关器件402、404和续流二极管401、403。二极管401的阳极和igbt开关器件404的发射极与第一开关端节点耦合。二极管403的阳极和igbt开关器件402的发射极与第二开关端节点耦合。二极管401、403的阴极和igbt开关器件402、404的集电极与公共中心节点耦合。
29.图11图示了双向开关551，该双向开关551包括以反并联配置布置的两个反向阻断igbt开关器件502、504。反向阻断igbt开关器件502的发射极和反向阻断igbt开关器件504的集电极耦合到第一开关端节点。反向阻断igbt开关器件502的集电极和反向阻断igbt开关器件504的发射极耦合到第二开关端节点。
30.图12示出了双向开关651的共发射极形式，该双向开关651的共发射极形式包括反向阻断igbt开关器件602、604和二极管601、603。二极管601的阴极和igbt开关器件604的集电极与第一开关端节点耦合。二极管603的阴极和igbt开关器件602的集电极与第二开关端节点耦合。二极管601、603的阳极和igbt开关器件602、604的发射极与公共中心节点耦合。还考虑可以使用类似于双向开关651的共发射极形式的双向开关的共源极形式，其中mosfet或其它fet器件的源极以与igbt开关器件602、604的发射极对应的方式耦合，并且mosfet或其它fet器件的漏极以与igbt开关器件602、604的集电极对应的方式耦合。
31.图13示出了双向开关751的另一种形式，该双向开关751的另一种形式包括bjt开关器件702、704和二极管701、703的。二极管701的阴极和bjt开关器件704的集电极与第一开关端节点耦合。二极管703的阴极和bjt开关器件702的集电极与第二开关端节点耦合。二极管701与bjt开关器件702串联，其中二极管701的阳极与bjt开关器件702的发射极耦合。二极管703与bjt开关器件704串联，其中二极管703的阳极与bjt开关器件704的发射极耦合。
32.图14示出了双向开关的附加的形式。双向开关851包括以共漏极配置串联布置的si mosfet 853、855，其中si mosfet 853、855的漏极耦合在公共中央节点处。双向开关951包括以共源极配置串联布置的si mosfet 953、955，其中si mosfet 953、955的源极耦合在公共中央节点处。应当理解，si mosfet 853、855、953、955不利用寄生二极管或体二极管(例如，类似于用于igbt的外部二极管)来传导双向电流，而是使用相应的沟道来传导双向电流。这种形式可以是优选的，以提供较低的损耗，因为二极管具有比si mosfet沟道大的
损耗。双向开关(诸如双向开关851、951)以较低的电压额定值(例如，以主igbt的20％的电压额定值)提供了较低的损耗。
33.参考图2，示出了描绘根据示例实施例的软开关谐振转换器电路装置的操作的某些方面的信号时序图200。信号时序图200示出了几个信号组，包括信号组210、信号组220、信号组230、信号组240和信号组250。信号组210示出了输出电压信号v
o
、第一功率开关电流信号i
s1
、以及第二功率开关电流信号i
s2
。输出电压信号v
o
是输出节点(诸如电路装置100的输出节点125)处相对于dc链路电容器中点115的电压。第一功率开关电流信号i
s1
是通过第一功率开关(诸如电路装置100的功率开关121)的电流。第二功率开关电流信号i
s2
是通过第二功率开关(诸如电路装置100的功率开关122)的电流。
34.信号组220示出了输出电流信号i
o
、谐振电容器电流信号i
cr
、以及辅助电流信号i
aux
。输出电流信号i
o
是从输出节点(诸如电路装置100的输出节点125)流到与输出节点连接的负载的电流。谐振电容器电流信号i
cr
是流向谐振电容器(诸如电路装置100的谐振电容器131或谐振电容器132)的电流。辅助电流信号i
aux
是流过转换器的辅助臂(诸如电路装置100的辅助臂140)的电流。
35.信号组230示出了第一功率开关驱动逻辑信号g1和第二功率开关驱动逻辑信号g2。第一功率开关驱动逻辑信号g1被提供并用于控制第一功率开关(诸如电路装置100的第一功率开关121)的操作状态。当第一功率开关驱动逻辑信号g1处于逻辑高值(“1”)时，第一功率开关接通(即，闭合)，并且当第一功率开关驱动逻辑信号g1处于逻辑低值(“0”)时，第一功率开关关断(即，断开)。第二功率开关驱动逻辑信号g2被提供并用于控制第二功率开关的操作状态。当第二功率开关驱动逻辑信号g2处于逻辑高值(“1”)时，第二功率开关接通(即，闭合)，并且当第二功率开关驱动逻辑信号g2处于逻辑低值(“0”)时，第二功率开关关断(即，断开)。
36.信号组240示出了第一辅助开关驱动逻辑信号g
a1
和第二辅助开关驱动逻辑信号g
a2
。第一辅助开关驱动逻辑信号g
a1
被提供并用于控制第一辅助开关(诸如电路装置100的开关器件142a)的操作状态。当第一辅助开关驱动逻辑信号g
a1
处于逻辑高值(“1”)时，第一辅助开关接通(即，闭合)，并且当第一辅助开关驱动逻辑信号g
a1
处于逻辑低值(“0”)时，第一辅助开关关断(即，断开)。第二辅助开关驱动逻辑信号g
a2
被提供并用于控制第二辅助开关(诸如电路装置100的开关器件142b)的操作状态。当第二辅助开关驱动逻辑信号g
a2
处于逻辑高值(“1”)时，第二辅助开关接通(即，闭合)，并且当第二辅助开关驱动逻辑信号g
a2
处于逻辑低值(“0”)时，第二辅助开关关断(即，断开)。
37.信号组250示出了有源阻尼器驱动逻辑信号g
d
，该有源阻尼器驱动逻辑信号g
d
被提供并用于控制有源阻尼器开关(诸如有源阻尼器开关150或更具体地电路装置100的第一开关器件151a和第二开关器件151b)的操作状态。当有源阻尼器驱动逻辑信号g
d
处于逻辑高值(“1”)时，有源阻尼器开关接通(即，闭合)，并且当有源阻尼器驱动逻辑信号g
d
处于逻辑低值(“0”)时，有源阻尼器关断(即，断开)。应当理解，信号g1、g2、g
a1
、g
a2
和g
d
在其相应的开关包括包含栅极输入的半导体器件(例如，igbt、mosfet、其它场效应晶体管、或包括栅极的其它半导体器件)的实施例中还可以被认为是并且被称为栅极信号。
38.信号组230和240被配置为：通过提供信号组210和220中所示的电流和电压信号来控制上述功率开关和辅助开关，以提供第一功率开关和第二功率开关(诸如电路装置100的
第一功率开关211和第二功率开关212)的零电压软开关。关于示例软开关谐振转换器的功率开关和辅助开关的操作的更多细节可以在美国专利号7,411,797中找到，该专利的公开内容通过引用并入本文。
39.信号组250被配置为控制阻尼器开关(诸如电路装置100的阻尼器开关151)以在第一功率开关和第二功率开关的软开关操作之后提供电压和电流振铃的有源阻尼。从时间t0到时间t1，阻尼器开关可以被控制为接通(即，闭合)或关断(即，断开)，因为任一状态将允许软开关谐振转换器电路装置的期望操作。
40.在时间t
l
处开始并持续到时间t2，阻尼器开关被控制为接通(即，闭合)以提供具有允许软开关操作发生而不干扰有源阻尼器电路装置的相对较低的大小的电阻。例如，在该时间段内，第一功率开关(诸如电路装置100的功率开关121)可以在基本为零的电压处关断(即，断开)，第二功率开关122(诸如电路装置100的功率开关122)可以在基本为零的电压处接通(即，闭合)，并且如果有的话，阻尼器开关的电阻将对该软开关操作和用于提供这种软开关的相对较高的谐振电流峰值提供最小的影响。因为期望的是(虽然不是必需的)，阻尼器开关在时间t1和t2之间的整个时间内都接通(即，闭合)，可以选择阻尼器驱动逻辑信号g
d
的精确定时，以确保阻尼器开关在时间t1处或在时间t1之前接通(即，闭合)。
41.在时间t2处开始并持续到时间t3，阻尼器开关被控制为关断(即，断开)以提供具有有效地对软开关谐振转换器电路装置中的电流和电压振铃进行阻尼的相对较高的大小的电阻。例如，参考图3a，示出了电路装置100在时间t2和时间t3之间的操作状态，其中功率开关121被控制为关断(即，断开)，功率开关122被控制为接通(即，闭合)，并且有源阻尼器150被控制为提供阻尼电阻器152的电阻以衰减第一回路171和第二回路172中的电流和电压振铃。如图3a所示，第一回路171包括第二功率开关122、有源阻尼器150、以及第二换向回路134(包括第二谐振电容器132)。此外，第二回路172包括：第一dc链路轨113、第一换向回路133的包括第一谐振电容器131的一部分、有源阻尼器150、第二功率开关122、第二dc链路轨114、以及dc链路电容器111、112。
42.从时间t3到时间t4，阻尼器开关可以被控制为接通(即，闭合)或关断(即，断开)，因为任一状态将允许软开关谐振转换器电路装置的期望操作。在时间t4开始并持续到时间t5，当换向谐振电流流入谐振电容器131和132时，阻尼器开关被控制为接通(即，闭合)以提供具有允许软开关操作发生而不干扰有源阻尼器电路装置的相对较低的足够大小的电阻。例如，在该时间段内，第一功率开关(诸如电路装置100的功率开关121)可以在基本为零的电压处接通(即，闭合)，第二功率开关122(诸如电路装置100的功率开关122)可以在基本为零的电压处关断(即，断开)，并且如果有的话，阻尼器开关的电阻将对该软开关操作和用于提供这种软开关的相对较高的谐振电流峰值提供最小的影响。因为期望的是，阻尼器开关在时间t4和t5之间的整个时间内都接通(即，闭合)，可以选择阻尼器驱动逻辑信号g
d
的精确定时，以确保阻尼器开关在时间t4处或在时间t4之前接通(即，闭合)。
43.在时间t5处开始并持续到时间t6，阻尼器开关被控制为关断(即，断开)以提供具有对软开关谐振转换器电路装置中的电流和电压振铃进行阻尼的相对较高的足够大小的电阻。该阻尼操作在图3b中示出并且类似于图3a中示出的操作状态，但相对于图3a中示出的操作状态相反，其中功率开关121被控制为接通(即，闭合)，功率开关121被控制为关断(即，断开)，并且有源阻尼器150被控制为提供阻尼电阻器152的电阻以衰减第三回路171’和第
四回路172’中的电流和电压振铃，第三回路171’类似于第一回路171但与第一回路171相反，第四回路172’类似于回路172但与回路172相反。因此，比较图3a和图3b，可以看到第三回路171’在电路装置100的与第一回路171相对的一侧，并且包括第一功率开关121、有源阻尼器150、以及第一换向回路133(包括第一谐振电容器131)。类似地，第四回路172’在电路装置100的与第二回路172相对的一侧，并且包括：第二dc链路轨114、第一功率开关121、有源阻尼器150、第二换向回路134的包括第二谐振电容器132的一部分、第一dc链路轨113、以及dc链路电容器111、112。在时间t6(其可以被认为是新的时间t0)处开始，重复对信号时序图200的前述描述。
44.参考图4，示出了描绘示例电路装置101的某些方面的示意图，该电路装置101被配置为arcpi的附加示例。在其它实施例中，电路装置101可以被配置为包括结合电路装置100描述的示例的多种其它类型的软开关谐振转换器。电路装置101包括与电路装置100的对应元件相同或基本相似的多个元件。这种元件用与结合电路装置100和图1使用的相同附图标记表示，并且应当理解，这些元件的结合电路装置100的前述描述适用于电路装置101的对应元件。电路装置101在某些方面也不同于电路装置100。例如，电路装置101的换向部分包括与第二功率开关122并联耦合以提供换向回路234的单个谐振电容器232。谐振电容器232包括esl 236，该esl 236是谐振电容器232的固有电感或寄生电感，而不是分立电感器。谐振电容器232被配置为提供针对功率开关121和功率开关122两者的软开关功能，并且因此其大小被设置为单独提供谐振电容器131或谐振电容器132的两倍的电容。
45.参考图5，示出了驱动器电路装置500的示例实施例。在驱动器电路装置500的所示示例中，用于阻尼开关s
d
(例如，电路装置100的阻尼开关150)的门控信号(g
sd
)从主开关g1或主开关g2的门控信号(g
1/2
)和辅助开关g
a1
或g
a2
的门控信号(g
a1/2
)生成。由于阻尼开关s
d
只需在第一功率开关和第二功率开关(诸如电路装置100的功率开关121和122)的死区时间或稳态时间期间或者在换向谐振电流流过谐振电容器133和134时接通，控制逻辑510可以用于对用于功率开关的门控信号执行逻辑或非操作(g1 nor g2)，以生成被提供给阻尼器门控驱动器520的门控驱动器控制信号g
d
。响应于该信号，门控驱动器520生成阻尼器开关门控驱动信号g
sd
，该阻尼器开关门控驱动信号g
sd
被提供以驱动阻尼开关s
d
的栅极(例如，电路装置100的开关器件151a、151b的栅极)。门控驱动器520还接收阻尼器开关电源电压v
cc,sd
和电源电压s
sd
，门控驱动器520在生成阻尼器开关门控驱动信号g
sd
时利用阻尼器开关电源电压v
cc,sd
和电源电压s
sd
。应当理解，对于实际实施，可能需要一些延迟电路装置来对齐开关时序。
46.驱动器电路装置500是如下的阻尼器驱动器的一个示例，该阻尼器驱动器与阻尼器开关可操作地耦合并且被配置为控制阻尼器开关，使得在功率开关的软开关操作期间，阻尼器开关处于第一状态，以及一旦功率开关的软开关操作完成，阻尼器处于第二状态。应当理解，在其它实施例中，可以以多种不同形式提供控制和驱动器电路装置500。控制逻辑510可以以多种形式提供，包括例如执行存储在非暂态存储器介质中的指令的微处理器或基于微控制器的形式、逻辑门电路装置的组件、模拟电路装置的组件、现场可编程门阵列(fpga)以及这些和/或其它形式的控制逻辑的组合。在某些形式中，控制逻辑510可以利用其它逻辑来标识功率开关的死区时间或稳态时间。在某些形式中，控制逻辑510可以利用与功率开关(例如，功率开关121、122)相关联的所感测或测量的电流信号和电压信号、负载电
流和电压(例如，电流i
o
和电压v
o
)、和/或与软开关谐振转换器的从其中可以确定或标识功率开关的操作的其它元件或节点相关联的电流和电压。在这种形式中，现场可编程门阵列(fpga)可以用于处理所感测或测量的电流值和电压值。还应当理解，利用三态器件作为阻尼开关的实施例将根据给定的三态器件的拓扑结构而包括附加的控制电路装置。
47.参考图6，示出了隔离栅极驱动器电源600的示例实施例。在所示实施例中，电源(ps)600包括电压源601，该电压源601是特定的并且专用于为软开关谐振转换器电路装置的阻尼器开关(诸如电路装置100的阻尼器开关150)供电。电源100还包括隔离电路装置610，该隔离电路装置610可以包括一个或多个变压器或其它芯和绕组组件，它们被配置为以隔离的方式从电压源601传输功率而不使用电路装置600的另外的所示的电路装置与电压源601之间的导电电流路径。电源600还包括供电电容器620、阻尼器开关电源电压(v
cc,sd
)输出和电源或参考电压(s
sd
)。应当理解，电源600与用于驱动功率开关(诸如功率开关121、122)和/或辅助开关(诸如辅助开关142)的一个或多个附加电源隔离。
48.参考图7，示出了非隔离栅极驱动器电源700的示例实施例。在所示实施例中，电源700从电压源701汲取功率，该电压源701被配置为向功率开关供电，诸如电路装置100的功率开关121、122中的一个或多个功率开关。因为阻尼器开关和功率开关不始终具有公共的电源，所以可以利用附加的电路装置来适应这些开关之间公共的电压源的使用。在除振铃阻尼之外的操作时间段中(例如，除信号时序图200的时间t2和t3之间或时间t5和t6之间的时间段之外的所有时间段)，阻尼开关s
d
的源极s
sd
和功率开关s1的源极s
s1
具有共通性，并且这两个源极具有相同的电位，因为它们通过阻尼开关s
d
或阻尼电阻器r
d
连接。因此，可以从用于功率开关驱动器的电源向阻尼开关驱动器输送功率。在振铃阻尼时间段(例如，信号时序图200的时间t2和t3之间以及时间t5和t6之间的时间段)期间，由于在振铃电流条件下阻尼电阻器r
d
上的压降，阻尼开关驱动器s
sd
的电位可能远低于功率开关驱动器s
s1
的电位，这可能会损坏驱动器。为了限制电流浪涌，两个电源的正轨通过电阻器716的电阻r1连接，齐纳二极管718用于钳位高于设计驱动电压的任何浪涌电压。
49.现在将进一步描述本文中公开的示例实施例的多个方面。第一示例实施例是一种功率转换器，该功率转换器包括：功率开关，与dc链路轨节点和输出节点耦合，并且该功率开关可操作以将dc链路轨节点与输出节点连接和断开连接；谐振电容器，与功率开关耦合；有源阻尼器，与谐振电容器和输出节点串联耦合，有源阻尼器包括阻尼器开关，阻尼器开关可控制以在第一状态下提供有源阻尼器的第一电阻以及在第二开关状态下提供有源阻尼器的第二电阻，第一电阻具有比第二电阻低的大小；以及阻尼器驱动器，可操作地与阻尼器开关耦合，并且阻尼器驱动器被配置为控制阻尼器开关，使得在功率开关的软开关操作期间，阻尼器开关处于第一状态，并且在功率开关的软开关操作完成之后，阻尼器开关处于第二状态。
50.第二示例实施例包括第一示例实施例的特征，其中阻尼器驱动器被配置为控制阻尼器开关，使得在功率开关的软开关操作启动之前，阻尼器开关处于第一状态。
51.第三示例实施例包括第一示例实施例或第二示例实施例的特征，其中阻尼器驱动器被配置为控制阻尼器开关，使得在功率开关的软开关操作开始的同时，阻尼器开关被切换到第一状态。
52.第四示例实施例包括第一示例实施例至第三示例实施例中任一个示例实施例的
特征，其中阻尼器驱动器被配置为控制阻尼器开关，使得在功率开关的软开关操作结束的同时，阻尼器开关切换到第二状态。
53.第五示例实施例包括第一示例实施例至第四示例实施例中任一个示例实施例的特征，其中谐振电容器与功率开关并联耦合。
54.第六示例实施例包括第一示例实施例至第五示例实施例中任一个示例实施例的特征，其中阻尼器开关包括双向开关器件。
55.第七示例实施例包括第六示例实施例的特征，其中双向开关器件包括以相反极性串联耦合的第一硅金属氧化物半导体场效应晶体管(si mosfet)和第二si mosfet。
56.第八示例实施例包括第一示例实施例至第七示例实施例中任一个示例实施例的特征，并且包括与dc链路中点节点和输出节点串联耦合的辅助臂，辅助臂包括辅助开关和电感器，辅助开关可操作以与功率开关的操作相协调地来将dc链路中点节点与输出节点连接和断开连接，以提供功率开关的软开关。
57.第九示例实施例包括第八示例实施例的特征，并且包括：第二功率开关，与第二dc链路轨节点和输出节点耦合，并且第二功率开关可操作以将第二dc链路轨节点与输出节点连接和断开连接；以及第二谐振电容器，与第二功率开关耦合。
58.第十示例实施例包括第一示例实施例至第九示例实施例中任一个示例实施例的特征，其中阻尼器驱动器被配置为响应于用于功率开关的门控信号来控制阻尼器开关。
59.第十一示例实施例包括第十示例实施例的特征，其中阻尼器驱动器被配置为响应于所感测的电流值和电压值来控制阻尼器开关。
60.第十二示例实施例包括第一示例实施例至第十一示例实施例中任一个示例实施例的特征，其中有源阻尼器被配置为抑制第一电流回路和第二电流回路中的振铃。
61.第十三示例实施例包括第一示例实施例至第十二示例实施例中任一个示例实施例的特征，包括第一示例实施例至第三示例实施例中任一个示例实施例的特征，其中第一电流回路包括功率开关、有源阻尼器、以及谐振电容器。
62.第十四示例实施例包括第一示例实施例至第十三示例实施例中任一个示例实施例的特征，其中第二电流回路包括功率开关、有源阻尼器、以及dc链路电容器。
63.第十五示例实施例包括第一示例实施例至第十四示例实施例中任一个示例实施例的特征，其中功率开关具有第一电压额定值，阻尼器开关具有第二电压额定值，并且第一电压额定值是第二电压额定值的至少5倍。
64.第十六示例实施例包括第一示例实施例至第十五示例实施例中任一个示例实施例的特征，并且包括非隔离电源，非隔离电源与功率开关和有源阻尼器可操作地耦合，并且非隔离电源被配置为提供用于功率开关和有源阻尼器的驱动电压。
65.第十七示例实施例包括第十六示例实施例的特征，其中非隔离电源包括电阻器，电阻器在第一节点处与电压源可操作地耦合并且在第二节点处与电容器和齐纳二极管可操作地耦合，电容器和齐纳二极管以并联关系可操作地耦合。
66.第十八示例实施例是一种系统，该系统包括：dc链路，包括第一dc链路轨节点和第二dc链路轨节点；第一功率开关，与第一dc链路轨节点和输出节点耦合，并且第一功率开关可操作以将第一dc链路轨节点与输出节点连接和断开连接；第二功率开关，与输出节点和第二dc链路轨节点耦合，并且第二功率开关可操作以将输出节点与第二dc链路轨节点连接
和断开连接；以及换向回路，与第一dc链路轨节点和第二dc链路轨节点中的一个节点以及输出节点耦合，并且换向回路包括谐振电容器和有源阻尼器，有源阻尼器可控制以将换向回路的电阻改变为第一电阻以及比第一电阻大的第二电阻。
67.第十九示例实施例包括第十八示例实施例的特征，其中有源阻尼器包括双向开关，在双向开关闭合时，有源阻尼器提供第一电阻，以及在双向开关断开时，有源阻尼器提供第二电阻。
68.第二十示例实施例包括第十九示例实施例的特征，其中第一功率开关具有第一电压额定值，双向开关具有第二电压额定值，并且第二电压额定值是第一电压额定值的20％或更少。
69.第二十一示例实施例包括第十八示例实施例至第二十示例实施例中任一个示例实施例的特征，并且包括第二换向回路，第二换向回路可操作地与第一dc链路轨节点和第二dc链路轨节点中的另一节点以及输出节点耦合，并且第二换向回路包括第二谐振电容器和有源阻尼器。
70.第二十二示例实施例包括第二十一示例实施例的特征，其中有源阻尼器可控制以抑制换向回路中的、包括第一功率开关的第一主功率路径中的、第二换向回路中的、以及包括第一功率开关的第二主功率路径中的电流和电压振铃。
71.第二十三示例实施例是一种控制功率转换器的操作的方法，该方法包括：执行软开关操作，软开关操作包括闭合第一功率开关以将第一dc链路轨节点与输出节点连接，以及断开第二功率开关以将第二dc链路轨节点与输出节点断开连接；控制有源阻尼器，以在软开关操作期间提供无阻尼电阻，有源阻尼器处于换向回路中，换向回路包括与输出节点耦合的谐振电容器；以及控制有源阻尼器，以在软开关操作完成之后提供阻尼电阻，阻尼电阻高于无阻尼电阻，阻尼电阻衰减换向回路中的、以及包括第一功率开关的第二回路中的电流和电压振铃。
72.第二十四示例实施例包括第二十三示例实施例的特征，其中控制有源阻尼器以提供无阻尼电阻的动作发生在软开关操作的启动之前。
73.第二十五示例实施例包括第二十三示例实施例的特征，其中控制有源阻尼器以提供无阻尼电阻的动作与软开关操作的启动同时发生。
74.第二十六示例实施例包括第二十三示例实施例的特征，其中控制有源阻尼器以提供阻尼电阻的动作与软开关操作的结束同时发生。
75.虽然在附图和前面的描述中已经详细说明和描述了本公开的示例实施例，但是本公开的示例实施例在本质上被认为是说明性的而不是限制性的，应当理解，仅示出和描述了某些示例实施例，并且期望保护落入所要求保护的发明的精神内的所有改变和修改。应当理解，虽然在以上描述中诸如“优选的”、“优选地”或“更优选的”之类的词语的使用指示这样描述的特征可能是更期望有的，尽管如此，该特征可能不是必需的，并且缺少该特征的实施例可以被认为在本发明的范围内，该范围由所附权利要求限定。在阅读权利要求时，意图是当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一个部分”之类的词语时，无意将权利要求限制为仅一项，除非在权利要求中特意相反地说明。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，项目可以包括一部分和/或整个项目，除非特意相反地说明。