CN115347809A - 谐振变换器、电源、终端和升压方法 - Google Patents

谐振变换器、电源、终端和升压方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种谐振变换器、电源、终端和升压方法，该谐振变换器包括绕组变压器、升压电路；绕组变压器包括至少一组副边绕组，每组副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组；第一副边绕组与第二副边绕组串联；绕组变压器将电源提供的电压进行变压，并将变压后的电压在电源提供的电压的正半周期从第一副边绕组输出，将变压后的电压在电源提供的电压的负半周期从第二副边绕组输出；升压电路在电源提供的电压的正半周期对第一副边绕组输出的电压进行升压，在电源提供的电压的负半周期对第二副边绕组输出的电压进行升压。该谐振变换器可以通过减小磁芯横截面积减小绕组变压器的体积，从而减小电源产品体积；同时可以大大降低电源输出电压的纹波。

Description

谐振变换器、电源、终端和升压方法
技术领域
本申请涉及充电技术领域，特别是涉及一种谐振变换器、电源、终端和升压方法。
背景技术
随着开关电源的发展，软开关技术得到了广泛的发展和应用。例如，LLC谐振变换器由于其采用软开关技术，具有开关损耗小、适用于高功率密度设计等优点，已经被广泛应用于中大功率电源产品上。
LLC谐振变换器的主要器件包括绕组变压器和储能电感，而绕组变压器的体积较大，导致采用LLC谐振变换器的电源产品整个***电路体积都偏大。目前，减小体积提高功率密度是电源发展的趋势，基于此，可以通过减小绕组变压器的体积来减小电源产品体积，在采用倍压电路的方式来保证变压器体积的减小同时避免输出功率降低。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种谐振变换器、电源、终端和升压方法，能够减小电源产品的体积的同时减小电源输出纹波。
第一方面，本申请实施例提供一种谐振变换器，该谐振变换器包括绕组变压器、升压电路；绕组变压器包括至少一组副边绕组，每组副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组；第一副边绕组与第二副边绕组串联；
绕组变压器，用于将电源提供的电压进行变压，并将变压后的电压在电源提供的电压的正半周期从第一副边绕组输出，将变压后的电压在电源提供的电压的负半周期从第二副边绕组输出；
升压电路，用于在电源提供的电压的正半周期对第一副边绕组输出的电压进行升压，在电源提供的电压的负半周期对第二副边绕组输出的电压进行升压。
在其中一个实施例中，上述每组副边绕组对应的升压电路包括第一充放电电路和第二充放电电路；第一充放电电路的第一端与第一副边绕组的第一端连接，第二充放电电路的第一端与第二副边绕组的第二端连接，第一充放电电路的第二端和第二充放电电路的第二端均接地；
第一充放电电路，用于在电源提供的电压的负半周期根据第一副边绕组输出的电压进行充电，并在正半周期放电以对第一副边绕组输出的电压进行升压；
第二充放电电路，用于在电源提供的电压的正半周期根据第二副边绕组输出的电压进行充电，并在负半周期放电以对第二副边绕组输出的电压进行升压。
在其中一个实施例中，上述第一充放电电路包括第一电容、第一整流管和第二整流管；第一电容的第一端与第一副边绕组的第一端连接，第一电容的第二端与第一整流管的第一端连接，第一整流管的第二端为谐振变换器的输出端；第二整流管的第一端接地，第二整流管的第二端与第一电容的第二端、第一整流管的第一端连接；其中，
第一电容在电源提供的电压的负半周期根据第一副边绕组输出的电压进行充电，在电源提供的电压的正半周期放电；
第一整流管在电源提供的电压的正半周期导通，在电源提供的电压的负半周期关断；
第二整流管在电源提供的电压的正半周期关断，在电源提供的电压的负半周期导通。
在其中一个实施例中，上述第一整流管和第二整流管均为二极管；或者，第一整流管和第二整流管均为开关管。
在其中一个实施例中，上述第二充放电电路包括第二电容、第三整流管和第四整流管；第二电容的第一端与第二副边绕组的第二端连接，第二电容的第二端与第四整流管的第一端连接，第四整流管的第二端连接谐振变换器的输出端；第三整流管的第一端接地，第三整流管的第二端与第二电容的第二端、第四整流管的第一端连接；其中，
第二电容在电源提供的电压的正半周期根据第二副边绕组输出的电压进行充电，在电源提供的电压的负半周期放电；
第三整流管在电源提供的电压的正半周期导通，在电源提供的电压的负半周期关断；
第四整流管在电源提供的电压的正半周期关断，在电源提供的电压的负半周期导通。
在其中一个实施例中，上述第三整流管和第四整流管均为二极管；或者，第三整流管和第四整流管均为开关管。
在其中一个实施例中，上述升压电路还包括第三充放电电路；第三充放电电路的第一端连接在第一充放电电路的第二端，第三充放电电路的第二端接地；
第三充放电电路，用于在正半周期与第一充放电电路叠加对第一副边绕组的输出电压进行升压，并在电源的负半周期与第二充放电电路叠加对第二副边绕组的输出电压进行升压。
在其中一个实施例中，上述第三充放电电路包括第三电容；第三电容的第一端连接在第一充放电电路的第二端，第三电容的第二端接地。
第二方面，本申请实施例提供一种电源，该电源包括上述第一方面任一实施例中的谐振变换器。
第三方面，本申请实施例提供一种终端，该终端包括上述第二方面任一实施例中的电源。
第四方面，本申请实施例提供一种升压方法，该方法包括：
将电源提供的电压进行变压，在电源提供的电压的正半周期得到第一电压，在所述提供的电压的负半周期得到第二电压；
在电源提供的电压的正半周期对第一电压进行升压，在电源提供的电压的负半周期对第二电压进行升压。
本申请实施例提供的一种谐振变换器、电源、终端和升压方法，该谐振变换器包括绕组变压器、升压电路；绕组变压器包括至少一组副边绕组，每组副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组；第一副边绕组与第二副边绕组串联；绕组变压器将电源提供的电压进行变压，并将变压后的电压在电源提供的电压的正半周期从第一副边绕组输出，将变压后的电压在电源提供的电压的负半周期从第二副边绕组输出，升压电路在电源提供的电压的正半周期对第一副边绕组输出的电压进行升压，在电源提供的电压的负半周期对第二副边绕组输出的电压进行升压。通过设置升压电路对变压器第一副边绕组和第二副边绕组输出的电压升压，保证输出端输出到负载电压幅值不变，然后增大绕组变压器原边绕组与副边绕组之间的匝比避免了输出功率降低，以通过减小磁芯横截面积减小绕组变压器的体积，从而减小电源产品体积；同时，每个半周期，绕组变压器的第一副边绕组和第二副边绕组输出的电压都可以经过升压电路升压，实现第一副边绕组和第二副边绕组在每半个周期内均有副边绕组对负载供电，从而可以达到全波整流输出的效果，大大降低电源输出电压的纹波。因此，本申请实施例提供的谐振变换器能够减小电源产品的体积的同时减小电源输出纹波。
附图说明
图1为一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图2为另一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图3为另一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图4为另一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图5为另一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图6为另一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图7为另一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图8为另一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图9为另一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图10为另一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图11为另一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图12为另一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图13为另一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图14为另一个实施例中谐振变换器的结构示意图；
图15为一个实施例中升压方法流程示意图。
附图标记说明：
10：绕组变压器； 103：原边绕组；
101：第一副边绕组； 102：第二副边绕组；
20：升压电路； 201：第一充放电电路；
202：第二充放电电路； 203：第三充放电电路；
2011：第一整流电路； 2012：第二整流电路；
2013：第三整流电路； 2014：第四整流电路。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
可以理解，本申请中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，方位词例如“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。本申请中，并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分原则。
如图1所示，本申请实施例提供了一种谐振变换器，该谐振变换器包括绕组变压器10、升压电路20；绕组变压器10包括至少一组副边绕组，每组副边绕组包括第一副边绕组101和第二副边绕组102；第一副边绕组101和第二副边绕组102串联；绕组变压器10，用于将电源提供的电压进行变压，并将变压后的电压在电源提供的电压的正半周期从第一副边绕组101输出，以及将变压后的电压在电源提供的电压的负半周期从第二副边绕组102输出；升压电路20，用于在电源提供的电压的正半周期对第一副边绕组101输出的电压进行升压，在电源提供的电压的负半周期对第二副边绕组102输出的电压进行升压。
本申请实施例中，绕组变压器可以包括多组副边绕组，每组副边绕组包括两个串联的副边绕组，每组副边绕组对应升压电路，多组副边绕组的情况将在后续实施例中结合升压电路中具体的结构进行说明，在此为了简洁清楚地进行说明，图1中示意出一组副边绕组的情况。请继续参见上述图1，图1中的绕组变压器10包括原边绕组103和第一副边绕组101和第二副边绕组102(第一副边绕组101和第二副边绕组102为一组副边绕组)。第一副边绕组101的第一端S1和第二副边绕组102的第二端S4均与升压电路20连接，第一副边绕组101的第二端S2和第二副边绕组102的第一端S3串联且接地。工作时，绕组变压器10用于将电源提供的电压进行变压，电源提供的电压从绕组变压器10的原边绕组103中进入，从绕组变压器10的副边绕组输出。实际应用中，绕组变压器10根据原边绕组的输入电压、以及原边绕组与副边绕组之间的匝比，得到副边绕组的输出电压。例如，原边绕组103与副边绕组之间的匝比为10:1，假设原边绕组103的输入电压为10V，则副边绕组的输出电压为1V。需要强调的是，图1中的原边绕组和副边绕组的线圈匝数只是示意，不用于限定实际的线圈匝数。
对于变压器本身来说，其原边接的是电源即电源侧，副边接的是负载即负荷侧，且变压器的原边输入和副边输出都为交流电，例如，交流电的波形可以是正弦波形、三角形波、方波形等。所以本申请实施例中的绕组变压器10的副边绕组输出的电压分为正半周期和负半周期。变压器的初级线圈(原边)与次级线圈(副边)的缠绕方式的关系，决定了变压器的同名端和异名端。其中，若原边和副边两个绕组方向一致时，两个绕组的起绕点是同名端，但若两个绕组方向相反时，其中一个绕组的起饶点和另一个绕组的结束点是同名端。同名端指的是在同一交变磁通的作用下任一时刻两个(或两个以上)绕组中都具有相同电势极性的端头，例如图1的原边绕组103、第一副边绕组101和第二副边绕组102中标示圆点一端为同名端。同理，不是同名端的一端即为异名端，即图1中的原边绕组103、第一副边绕组101和第二副边绕组102中未标示圆点的一端。
结合图1以方波电压为例，对电压的正半周期、负半周期以及同名端的关系举例说明：在原边绕组103输入电压正半周期(P1为正，P2为负)时，即第一副边绕组101的第一端S1大于第一副边绕组101的第二端S2，第二副边绕组的第一端S3大于第二副边绕组102的第二端S4；且S2和S3串联后接地，所以S2的电压等于S3的电压等于0，假设原边绕组103的输入电压为10V，匝比为10:1，则第一副边绕组101和第二副边绕组102的输出电压为1V，即S1的电压为+1V，S2的电压等于S3的电压等于0V，S4的电压为-1V。
其中，升压电路20是与绕组变压器10连接的，连接方式可参见图1所示。具体地，绕组变压器10的第一副边绕组101和第二副边绕组102串联之后，中间串联的公共端接地，除公共端以外的边缘的两端分别与升压电路20连接。所以绕组变压器10的副边绕组输出的电压是经过升压电路20之后再从输出端Vo输出的。
其中，升压电路20，用于在电源提供的电压的正半周期对第一副边绕组101输出的电压进行升压，在电源提供的电压的负半周期对第二副边绕组102输出的电压进行升压。即升压电路可以将第一副边绕组101和第二副边绕组102输出的较低的交流电压升压并整流为较高的直流电压，再从输出端Vo输出。例如，升压电路升压的方式可以是利用充放电电路对第一副边绕组101和第二副边绕组102输出的电压进行储能，然后通过叠加充放电电路放电的电压与第一副边绕组101及第二副边绕组102本身输出的电压的方式提升到输出端Vo的输出电压，从而达到升压的目的。
可以理解的是，对于负载来说，其所需的电压是固定的，即输出端Vo的输出电压应是固定的，在此前提下，本申请实施例中副边绕组101输出的电压允许较低一些，这样较低的电压经过升压电路20升压后可达到输出端Vo要求的固定输出电压。基于此思路，本申请实施例可以通过保持原边绕组的匝数不变，减少副边绕组的匝数，提高原边绕组和副边绕组的匝比来减小磁感应强度，从而降低损耗，避免输出功率下降。而增大匝比后就可以减小磁芯横截面积，进而减小绕组变压器的体积，实现了通过减小绕组变压器的体积来减小电源产品体积的目的。可选地，减少副边绕组的匝数的一种方式为将第一副边绕组101和第二副边绕组102设置为多个并联的绕组，则可选地，第一副边绕组101和第二副边绕组102均可以包括多个并联的副边绕组，如图2所示，多个并联的副边绕组构成第一副边绕组101，多个并联的副边绕组构成第二副边绕组102的示意图，为了简洁清楚，图2中仅示意出第1个和第n个，中间的副边绕组均以省略号替代。可以理解的是，并联的所有副边绕组均为相同副边绕组。可选地，本申请实施例还可以在电源产品中采用平面变压器的设计方法，从制作工艺上整体缩小变压器体积，进一步大大减小电源的体积，实现电源高质量的输出。
从对负载输出电压来说，升压电路20在电源提供的电压的正半周期对第一副边绕组101输出的电压进行升压，在电源提供的电压的负半周期对第二副边绕组102输出的电压进行升压，这样每个半周期，绕组变压器10的副边绕组输出的电压都可以经过升压电路20升压，即每个半周期都在从输出端Vo输出电压对负载放电，这样实现副边绕组在每半个周期内均有副边绕组对负载供电，从而可以达到全波整流输出的效果，大大降低电源输出电压的纹波。
具体到图1中，则是原边绕组103和副边绕组的匝比增大(原边绕组匝数不变，副边绕组匝数减小，且，本申请实施例中后续直接采用匝比一词，均指代原边绕组和副边绕组的匝比)，所以副边绕组的输出电压会变小，所以对于原边绕组103输入电压的正半周期时，对应在从第一副边绕组101的第一端S1和第二端S2输出的电压本身会比原来匝比对应输出的电压小，而升压电路20通过将从第一副边绕组101的第一端S1和第二端S2输出的电压和利用充放电电路对第一副边绕组101输出的电压进行储能再释放的电压叠加，实现对第一副边绕组101输出的电压进行升压，使得在电源提供的电压的正半周期，从输出端Vo的输出电压不变。
同理，因为匝比的增加，对于原边绕组103输入电压的负半周期时，对应在从第二副边绕组102的第一端S3和第二端S4输出的电压本身也会比原来匝比对应输出的电压小，而升压电路20通过将从第二副边绕组102的第一端S3和第二端S4输出的电压和利用充放电电路对第二副边绕组102输出的电压进行储能再释放的电压叠加，实现对第二副边绕组102输出的电压进行升压，使得在电源提供的电压的负半周期，从输出端Vo的输出电压不变。
因此，本实施例中，通过将第一副边绕组的第一端和第二副边绕组的第二端均与升压电路连接，第一副边绕组的第二端和第二副边绕组的第一端串联且接地；然后升压电路在电源提供的电压的正半周期对第一副边绕组输出的电压进行升压，在电源提供的电压的负半周期对第二副边绕组输出的电压进行升压，使得无论是在正半周期还是负半周期，都存在副边绕组输出相同的电压到输出端对负载放电，达到全波整流输出的效果，大大降低了电源输出电压的纹波。
本申请实施例提供的谐振变换器，该谐振变换器包括绕组变压器、升压电路；绕组变压器包括括至少一组副边绕组，每组副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组；第一副边绕组与第二副边绕组串联；绕组变压器将电源提供的电压进行变压，并将变压后的电压在电源提供的电压的正半周期从第一副边绕组输出，将变压后的电压在电源提供的电压的负半周期从第二副边绕组输出，升压电路在电源提供的电压的正半周期对第一副边绕组输出的电压进行升压，在电源提供的电压的负半周期对第二副边绕组输出的电压进行升压。通过设置升压电路对变压器第一副边绕组和第二副边绕组输出的电压升压，保证输出端输出到负载电压幅值不变，然后增大绕组变压器原边绕组与副边绕组之间的匝比避免了输出功率降低，以通过减小磁芯横截面积减小绕组变压器的体积，从而减小电源产品体积；同时，每个半周期，绕组变压器的第一副边绕组和第二副边绕组输出的电压都可以经过升压电路升压，实现第一副边绕组和第二副边绕组在每半个周期内均有一个副边绕组对负载供电，从而可以达到全波整流输出的效果，大大降低电源输出电压的纹波。因此，本申请实施例提供的谐振变换器能够减小电源产品的体积的同时减小电源输出纹波。
在上述实施例的基础上，提供一种的升压电路内部实现结构的实施例，如图3所示，该实施例中，每组副边绕组对应的一个升压电路，该升压电路20包括第一充放电电路201和第二充放电电路202；第一充放电电路201的第一端与第一副边绕组101的第一端连接，第二充放电电路202的第一端与第二副边绕组102的第二端连接，第一充放电电路201的第二端和第二充放电电路202的第二端均接地；第一充放电电路201，用于在电源提供的电压的负半周期充电，并在正半周期放电以对第一副边绕组101输出的电压进行升压；第二充放电电路202，用于在电源提供的电压的正半周期充电，并在负半周期放电以对第二副边绕组102输出的电压进行升压。
升压电路20中包括了第一充放电电路201和第二充放电电路202。充放电电路可以实现充电和放电，即第一充放电电路201在电源提供的电压的负半周期根据第一副边绕组输出的电压进行充电，并在正半周期放电；第二充放电电路202在电源提供的电压的正半周期根据第二副边绕组输出的电压进行充电，并在负半周期放电。具体地，在正半周期，原边绕组103的P1为正，P2为负，利用从第二副边绕组102输出的电压对第二充放电电路201进行充电；在负半周期，原边绕组103的P1为负，P2为正，利用从第一副边绕组101输出的电压对第一充放电电路201进行充电。
所以对于当前的正半周期，由于第一充放电电路201已经在上一个负半周期利用第一副边绕组101输出的电压完成了充电，那么第一充放电电路就会在当前的正半周期放电到输出端Vo以对负载放电，此时，在当前的正半周期第一副边绕组101本身输出的电压也会输出到输出端Vo以对负载放电。这样，对于输出端Vo来说，就是第一副边绕组101本身输出的电压和第一充放电电路放电的电压两者共同叠加，对负载放电，即对第一副边绕组101本身输出的较小的电压叠加第一充放电电路放电的电压，实现对第一副边绕组101输出的电压进行升压。
例如，假设匝比增加前，第一副边绕组101的输出电压为2V1，输出端Vo所需的固定电压也是2V1，而本申请实施例对匝比增加后，第一副边绕组101的输出电压降低为V1。那么利用第一副边绕组101对第一充放电电路201充电后，第一充放电电路201放电的输出电压也是V1，所以在当前的正半周期，第一副边绕组101的输出电压V1和第一充放电电路201放电的电压V1进行叠加后，输出端Vo输出的电压仍为2V1。
同样，对于当前的负半周期，由于第二充放电电路202已经在上一个正半周期利用第二副边绕组102输出的电压完成了充电，那么第二充放电电路就会在当前的负半周期放电到输出端Vo以对负载放电，此时，在当前的负半周期第二副边绕组102本身输出的电压也会输出到输出端Vo以对负载放电。这样，对于输出端Vo来说，就是第二副边绕组102本身输出的电压和第二充放电电路放电的电压两者共同叠加，对负载放电，即对第二副边绕组102本身输出的较小的电压叠加第二充放电电路放电的电压，实现对第二副边绕组102输出的电压进行升压。
例如，假设匝比增加前，第二副边绕组102的输出电压为2V1，输出端Vo所需的固定电压也是2V1，而本申请实施例对匝比增加后，第二副边绕组102的输出电压降低为V1。那么利用第二副边绕组102对第二充放电电路202充电后，第二充放电电路202放电的输出电压也是V1，所以在当前的负半周期，第二副边绕组102的输出电压V1和第二充放电电路202放电的电压V1进行叠加后，输出端Vo输出的电压也仍为2V1。
本申请实施例中，通过在升压电路中设置第一充放电电路和第二充放电电路，第一充放电电路的第一端与第一副边绕组的第一端连接，第二充放电电路的第一端与第二副边绕组的第二端连接，第一充放电电路的第二端和第二充放电电路的第二端均接地；第一充放电电路在电源提供的电压的负半周期充电，并在正半周期放电以对第一副边绕组输出的电压进行升压；第二充放电电路在电源提供的电压的正半周期充电，并在负半周期放电以对第二副边绕组输出的电压进行升压。两个充放电电路分别为利用不同的副边绕组输出的电压充电，然后在其对应副边绕组放电的周期内叠加放电，实现对对应副边绕组输出电压的升压，这样，通过储能的思路补偿增加匝比(原边绕组匝数不变，减少副边绕组匝数)后副边绕组输出电压较小的缺陷。且，无论是在正半周期还是在负半周期，均有一个副边绕组和对应的充放电电压对负载放电，使得输出电压的幅度变化较小，从而减小了输出电压的纹波。
对于充放电电路的具体电路实现方式，可以是任何方式，本申请实施例不作限定，只要能达到升压整流的目的即可。下面本申请实施例分别对第一充放电电路和第二充放电电路提供一种具体地电路实现。
在一个实施例中，如图4所示，第一充放电电路201包括第一电容C1、第一整流管2011和第二整流管2012；第一电容C1的第一端与第一副边绕组101的第一端连接，第一电容C1的第二端与第一整流管2011的第一端连接，第一整流管2011的第二端为谐振变换器的输出端Vo；第二整流管2012的第一端接地，第二整流管2012的第二端与第一电容C1的第二端、第一整流管2011的第一端连接；其中，第一电容C1在电源提供的电压的负半周期根据第一副边绕组输出的电压进行充电，在电源提供的电压的正半周期放电；第一整流管2011在电源提供的电压的正半周期导通，在电源提供的电压的负半周期关断；第二整流管2012在电源提供的电压的正半周期关断，在电源提供的电压的负半周期导通。
本实施例中，以第一充放电电路201包括第一电容C1、第一整流管2011和第二整流管2012为例进行说明。其中，第一电容C1可以充电和放电，第一整流管2011和第二整流管2012进行整流以及滤波，即将交流电整流及滤波为直流电。
根据前面实施例的说明可知，第一充放电电路201是在负半周期利用第一副边绕组101输出的电压充电，到了正半周期在第一副边绕组101输出的电压基础上叠加放电，所以第一充放电电路201中的第一电容是在负半周期利用第一副边绕组101输出的电压充电，到了正半周期在第一副边绕组101输出的电压基础上叠加放电。而第一整流管2011在正半周期导通，在负半周期关断；第二整流管2012与第一整流管2011相反，在正半周期关断，在负半周期导通。
具体地，请参见图4，在负半周期时，原边绕组103的P1为负，P2为正，则第一副边绕组101的S2端大于S1端，第一副边绕组101输出的电压经第二整流管2012后进入第一电容C1为C1充电；等到了正半周期，原边绕组103的P1为正，P2为负，则第一副边绕组101输出的电压经过C1后，再进入第一整流管2011整流滤波后从输出端Vo输出对负载放电，同时第一电容C1也在放电，其放电的电压也是经过第一整流管2011整流滤波后从输出端Vo输出对负载放电。
可选地，第一充放电电路201的第一电容可以是一个自举电容，也可以是多个并联的第一电容，本申请实施例第一电容的数量不做限定。通过并联第一电容可以减小每个第一电容的电容值，降低第一充放电电路的实现难度。
可选地，第一整流管2011和第二整流管2012均为二极管；或者，第一整流管2011和第二整流管2012均为开关管。可选地，开关管可以是MOS管或者GaN、SiC等器件，从而减少开关管的开关损耗和导通损耗，提高可靠性，本申请实施例对开关管的具体不作限定，只要实现整流开关功能即可。
请参见图5所示，为第一整流管2011和第二整流管2012均为二极管的示意图，该实施例中，第一整流管2011的第一端和第二整流管2012的第一端指的均是二极管的阳极；第一整流管2011的第二端和第二整流管2012的第二端指的均是二极管的阴极。其中，第一整流管2011为二极管D1，第二整流管2012为二极管D2，则二极管D1阳极与第一电容C1的第二端连接，二极管D1的阴极连接谐振变换器的输出端Vo；二极管D2的阳极接地，二极管D2的阴极与第一电容C1的第二端、二极管D1的阳极连接。且二极管D1在电源提供的电压的正半周期导通，在电源提供的电压的负半周期关断；二极管D2在电源提供的电压的正半周期关断，在电源提供的电压的负半周期导通。
请参见图6所示，为第一整流管2011和第二整流管2012均为MOS管的示意图，该实施例中，第一整流管2011的第一端和第二整流管2012的第一端指的均是开关管的源极；第一整流管2011的第二端和第二整流管2012的第二端指的均是开关管的漏极。其中，第一整流管2011为MOS管Q1，第二整流管2012为MOS管Q2，则MOS管Q1源极与第一电容C1的第二端连接，MOS管Q1的漏极连接谐振变换器的输出端Vo；MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的漏极与第一电容C1的第二端、MOS管Q1的源极连接。且MOS管Q1在电源提供的电压的正半周期导通，在电源提供的电压的负半周期关断；MOS管Q2在电源提供的电压的正半周期关断，在电源提供的电压的负半周期导通。其中，MOS管的栅极(控制极)连接以驱动控制器(图中未示意)，例如半桥驱动器等，其通过控制极接收控制信号，根据控制信号导通或关断。本申请实施例MOS管的控制极不作限定。
本实施例中，第一充放电电路以第一电容、第一整流管和第二整流管实现，第一电容是在负半周期利用第一副边绕组输出的电压充电，到了正半周期在第一副边绕组输出的电压基础上叠加放电，实现对第一副边绕组输出的电压的升压，保证了输出端的输出电压的稳定性。且第一副边绕组输出的电压和第一电容放电的电压均会经过整流管进行整流滤波，将交流电转换为直流电，以从输出端输出电压对负载放电。
在一个实施例中，如图7所示，第二充放电电路202包括第二电容C2、第三整流管2013和第四整流管2014；第二电容C2的第一端与第二副边绕组102的第二端连接，第二电容C2的第二端与第四整流管2014的第一端连接，第四整流管2014的第二端连接谐振变换器的输出端Vo；第三整流管2013的第一端接地，第三整流管2013的第二端与第二电容C2的第二端、第四整流管2014的第一端连接；其中，第二电容C2在电源提供的电压的正半周期根据第二副边绕组输出的电压进行充电，在电源提供的电压的负半周期放电；第三整流管2013在电源提供的电压的正半周期导通，在电源提供的电压的负半周期关断；第四整流管2014在电源提供的电压的正半周期关断，在电源提供的电压的负半周期导通。
本实施例中，以第二充放电电路202包括第二电容C2、第三整流管2013和第四整流管2014为例进行说明。同样，第二电容C2可以充电和放电，第三整流管2013和第四整流管2014进行整流以及滤波，即将交流电整流及滤波为直流电。
结合前面实施例的说明可知，第二充放电电路202是在正半周期利用第二副边绕组102输出的电压充电，到了负半周期在第二副边绕组102输出的电压基础上叠加放电，所以第二充放电电路202中的第二电容C2也是在正半周期利用第二副边绕组102输出的电压充电，到了负半周期在第二副边绕组102输出的电压基础上叠加放电。而第三整流管2013在正半周期导通，在负半周期关断；第四整流管2014与第三整流管2013相反，在正半周期关断，在负半周期导通。
具体地，请参见图7，在正半周期时，原边绕组103的P1为正，P2为负，则第二副边绕组102的S3端大于S4端，第二副边绕组102输出的电压经第三整流管2013后进入第二电容C2为C2充电；等到了负半周期，原边绕组103的P1为负，P2为正，第二副边绕组102的S4端大于S3端，则第二副边绕组102输出的电压经过C2后，再进入第四整流管2014整流滤波后从输出端Vo输出对负载放电，同时第二电容C2也在放电，其放电的电压也是经过第四整流管2014整流滤波后从输出端Vo输出对负载放电。
对于第二电容，在实际应用时，也可以是一个自举电容，或者是多个并联的第一电容，本申请实施例第二电容的数量不做限定。通过并联第二电容可以减小每个第二电容的电容值，降低第二充放电电路的实现难度。
可选地，第三整流管2013和第四整流管2014均为二极管；或者，第三整流管2013和第四整流管2014均为开关管。可选地，开关管可以是MOS管或者GaN、SiC等器件，从而减少开关管的开关损耗和导通损耗，提高可靠性，本申请实施例对开关管的具体不作限定，只要实现整流开关功能即可。
请参见图8所示，为第三整流管2013和第四整流管2014均为二极管的示意图，该实施例中，第三整流管2013的第一端和第四整流管2014的第一端指的均是二极管的阳极；第三整流管2013的第二端和第四整流管2014的第二端指的均是二极管的阴极。其中，第三整流管2013为二极管D3第四整流管2014为二极管D4，则二极管D3阳极接地，二极管D3的阴极与第二电容C2的第二端、二极管D4的阳极连接；二极管D4的阳极连接第二电容C2的第二端，二极管D4的阴极连接谐振变换器的输出端Vo。且二极管D3在电源提供的电压的正半周期导通，在电源提供的电压的负半周期关断；二极管D4在电源提供的电压的正半周期关断，在电源提供的电压的负半周期导通。
请参见图9所示，为第三整流管2013和第四整流管2014均为MOS管的示意图，该实施例中，第三整流管2013的第一端和第四整流管2014的第一端指的均是开关管的源极；第三整流管2013的第二端和第四整流管2014的第二端指的均是开关管的漏极。其中，第三整流管2013为MOS管Q3，第四整流管2014为MOS管Q4，则MOS管Q3的源极接地，MOS管Q3的漏极与第二电容C2的第二端、MOS管Q4的源极连接；MOS管Q4的漏极连接谐振变换器的输出端Vo；且MOS管Q3在电源提供的电压的正半周期导通，在电源提供的电压的负半周期关断；MOS管Q4在电源提供的电压的正半周期关断，在电源提供的电压的负半周期导通。其中，本实施例中，MOS管的栅极(控制极)也是连接以驱动控制器(图中未示意)，例如半桥驱动器等，其通过控制极接收控制信号，根据控制信号导通或关断。本申请实施例MOS管的控制极不作限定。
上述第一充放电电路201和第二充放电电路202中的二极管和开关管，均可以根据副边绕组的输出电压导通或者关断。并且，采用本申请实施例的结构，可以降低整流管的反向耐压，从而提高电路的可靠性。
本实施例中，第二充放电电路以第二电容、第三整流管和第四整流管实现，第二电容是在正半周期利用第二副边绕组输出的电压充电，到了负半周期在第二副边绕组输出的电压基础上叠加放电，实现对第二副边绕组输出的电压的升压，保证了输出端的输出电压的稳定性。且第二副边绕组输出的电压和第二电容放电的电压均会经过整流管进行整流滤波，将交流电转换为直流电，以从输出端输出电压对负载放电。
如图10和图11所示，是分别以二极管和MOS管为例，结合上述第一充电放电电路201和第二充放电电路202的内部电路结构结合的一种谐振变换器，图10中各电路的实现可参见前述说明，在此不再赘述。从以上第一充电放电电路201和第二充放电电路202的内部电路结构以及各自在正半周期和负半周期的工作情况，可以看出，无论是正半周期还是负半周期，本申请实施例提供的谐振变换器中均有副边绕组和充放电电路对负载叠加放电，弥补了增加了匝比后副边输出电压的减小会导致输出端输出的电压降低的现象，又保证了正负两个半周期切换过程中，输出端输出的电压的稳定性，减小了输出电源的纹波；而增加匝比是为了减小磁芯面积从而减小变压器体积，进而减小电源产品的体积，所以实现了减小电源产品的体积的同时减小电源输出纹波。
在以上实施例的基础上，在一个实施例中，升压电路中还可以包括第三充放电电路203；第三充放电电路203的第一端连接在第一充放电电路201的第二端，第三充放电电路203的第二端接地；第三充放电电路203，用于在正半周期与第一充放电电路叠加对第一副边绕组的输出电压，并在电源的负半周期与第二充放电电路叠加对对第二副边绕组的输出电压进行升压。可选地，第三充放电电路203包括第三电容C3；第三电容C3的第一端连接在第一充放电电路201的第二端，第三电容C3的第二端接地。
其中，第三充放电电路203中的第三电容C3可以是多个并联的电容，也可以是一个电容，本申请实施例对此不作限定。
如图12所示，以MOS管为例，结合第三电容C3(第三充放电电路203)和上述第一充电放电电路201和第二充放电电路202的内部电路结构结合的一种谐振变换器。
第三充放电电路203的第一端连接在第一充放电电路201的第二端，第一充放电电路201的第二端是电压经过升压整流输出到输出端Vo的位置，第三充放电电路的第二端接地。所以在正半周期，第一副边绕组101和第一充放电电路201在叠加向输出端输出电压时，会同时对第三充放电电路充电，且由于是叠加充电，第三充放电电路会快速充满，充满到峰值后，在第一副边绕组101、第一充放电电路201的基础上进一步叠加对输出端Vo输出电压以对负载放电。
在负半周期相同，第一充放电电路201的第二端是电压经过升压整流输出到输出端Vo的位置，此位置与第二充放电电路202的第二端输出电压的位置点实质上属于同一点，所以第三充放电电路203的第一端也相当于连接在第二充放电电路202的第二端，因此，在负半周期，第二副边绕组102和第二充放电电路202在叠加向输出端输出电压时，也会同时对第三充放电电路充电，且也由于是叠加充电，第三充放电电路会快速充满，充满到峰值后，在第二副边绕组102、第二充放电电路202的基础上也会进一步叠加对输出端Vo输出电压以对负载放电。
因此，第三充放电电路203是在正半周期，利用第一副边绕组101的输出电压充电然后充满后在正半周期内继续放电，实现与第一充放电电路叠加对第一副边绕组101的输出电压进行升压的效果，在负半周期，利用第二副边绕组102的输出电压充电然后充满后在负半周期内继续放电，实现与第二充放电电路叠加对第二副边绕组102的输出电压进行升压的效果。因此，通过设置第三充放电电路203可以进一步保证输出端的输出电压的稳定性。
可选地，针对多个负载的场景，可以以绕组变压器中包括多组副边绕组的情况进行说明，其中该多组副边绕组之间并联设置，又每组副边绕组对应一个升压电路，即需设置多个并联的升压电路。如图13所示，为在上述图12的基础上，即仍以MOS管为例，提供一种升压电路并联的谐振变换器示意图。图13中，包括m组副边绕组(升压电路1到升压电路m)，每组副边绕组对应一升压电路20。其中，升压电路1到升压电路m(中间的升压电压以省略号替代)均为相同电路，所以V1O到VnO输出的电压相同，从而实现对不同负载供电的效果。
前面实施例有提及，第一副边绕组101和第二副边绕组102可以为多个并联的副边绕组构成，那么应用在多个负载的场景中，在一个实施例中，还可以将副边绕组并联(指第一副边绕组为n个第一副边绕组并联，第二副边绕组为n个第二副边绕组并联)和多组副边绕组并联(对应多个升压电路并联)的情况相结合，则如图14所示，为结合上述图13和上述图2后提供的一种谐振变换器的示意图。图14中，副边绕组的并联使得变压器的原副边匝比进一步增大，这样提高原边绕组和副边绕组的匝比可以进一步减小磁感应强度，从而降低损耗，避免输出功率下降。而增大匝比后就可以减小磁芯横截面积，进而减小绕组变压器的体积，使得应用在多个负载的场景中，也可以是实现减少绕组变压器的体积来减小电源产品体积的目的。可以理解的是，图13和图14中的m以及图2中的n均表示的是多个，且均为正整数，为了区分而采用n和m来表示，实际应用时，n可以等于m，也可以不相等，本申请实施例对此不作限定。
针对图13和图14中各升压电路的工作原理、过程以及实现效果与前面各实施例中相同，在此不再赘述。
另外，本申请实施例还提供了一种电源，该电源包括前面实施例中所提供的任一种谐振变换器。在一个实施例中，还提供了一种终端，该终端包括任一种谐振变换器构成的电源。
上述实施例谐振变换器包括绕组变压器和升压电路；在电源提供的电压的正半周期和负半周期均对副边绕组的输出电压进行升压。通过设置升压电路对变压器副边绕组输出的电压升压，保证输出端输出到负载电压不变，然后增大绕组变压器原边绕组与副边绕组之间的匝比避免了输出功率降低，以通过减小磁芯横截面积减小绕组变压器的体积，从而减小电源产品体积。
终端表示任何需要外接电源或者内置电源的电子设备，例如，各种个人计算机、笔记本电脑、手机(智能移动终端)、平板电脑和便携式可穿戴装置等，本实施例对此不做限定。若是外置电源，该电源可以是电源适配器、移动电源(充电宝、旅充)等，本实施例对此也不做限定。当然，除了终端，还可以是需要电源的设备，例如，电动汽车、无人机、电子书、电子烟、智能电子设备(包括手表、手环、智能眼镜、扫地机器人等)、小型电子产品(包括无线耳机、蓝牙音响、电动牙刷、可充电无线鼠标等)，也可以是(5G)通讯模块电源等等，本申请实施例对此均不作限定。
现阶段高功率充电器时发展趋势，但是减小体积增加功率密度提高便携性是当前考虑的主要问题，对充电器来说电容和磁性器件占整个充电器的体积的80％，采用本申请实施例提供的谐振变换器既可以减小变压器的体积又可以较小输出电容的体积，并减少电源输出纹波，提升电源输出电压的质量，进一步提升电源的功率密度。本申请实施例提供的谐振变换器不仅适用于LLC架构电源，对于移相全桥、DCX等多这种需要副边采用全波整流的电路，通过倍压整流输出，均可以采用本申请实施例减小变压器和输出电容的体积的同时减少电源输出纹波。
另外，在一个实施例中，本申请实施例还提供了一种升压方法的实施例，如图15所示，该实施例涉及的是通过运行计算机程序实现对谐振变换器的输出到负载的电压进行升压的具体过程。则该实施例包括：
S101，将电源提供的电压进行变压，在电源提供的电压的正半周期得到第一电压，在所述提供的电压的负半周期得到第二电压。
S102，在电源提供的电压的正半周期对第一电压进行升压，在电源提供的电压的负半周期对第二电压进行升压。
其中，可以预先设置一用于指示变压的程序指令，在计算机设备接收到该程序指令的触发后，执行相应的操作，即根据预设的配置，对电源提供的电压进行变压，并输出变压后的电压，且输出的变压包括第一电压和第二电压。这里的第一电压和第二电压的电压值可以相等，也可以不相同，本申请实施例对此不作限定。另外，第一电压和第二电压的区别可以是从不同的端口输出，例如，以包括两个串联的副边绕组的变压器为例，第一电压可以是从变压器的第一副边绕组输出，第二电压可以是从变压器的第二副边绕组输出；反之，第一电压可以是从变压器的第二副边绕组输出，第二电压可以是从变压器的第一副边绕组输出，本申请实施例对此也不作限定。
对于输出的第一电压和第二电压，计算机设备可继续执行预设的程序指令，对其进行升压，且升压时，是在电源提供的电压的正半周期对第一电压进行升压，在电源提供的电压的负半周期对第二电压进行升压。例如，仍以包括两个串联的副边绕组的变压器为例，在正半周期对第一副边绕组输出的电压升压，在负半周期则对第二副边绕组输出的电压升压。又例如，升压时，可以通过设置充放电装置来实现，具体地，可以是在电源提供的电压的正半周期，利用第一电压对充放电装置充电，这样到了负半周期，充放电装置就会放电，放电的电压就会输出给负载以对负载供电，而同时第二电压本身也会输出给负载对负载供电，这样，充放电装置的放电电压和第二电压叠加对负载供电，从而实现对第二电压升压效果。同理。在电源提供的电压的负半周期，利用第二电压也对充放电装置充电，这样到了正半周期，充放电装置也会放电，放电的电压同样会输出给负载以对负载供电，而同时在正半周期第一电压本身也会输出给负载对负载供电，这样，充放电装置的放电电压和第一电压叠加对负载供电，从而实现对第一电压升压效果。因此，在电源提供的电压的正半周期和负半周期均对变压后的电压实现了升压，这样对于负载来说，其在正半周期和负半周期，接受的电压变化的幅度较小，整体较为稳定，从而减少了输出到负载的电压的纹波的效果。
可以理解的是，以上过程通过计算机程序指令实现，这些计算机程序指令提供到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器中，使得通过该计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令可实现本实施例升压以减小输出电压纹波的功能。当然，这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品。或者，这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行该计算机程序指令实现上述功能。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种谐振变换器，其特征在于，所述谐振变换器包括绕组变压器、升压电路；所述绕组变压器包括至少一组副边绕组，每组所述副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组；所述第一副边绕组与所述第二副边绕组串联；
所述绕组变压器，用于将电源提供的电压进行变压，并将变压后的电压在所述电源提供的电压的正半周期从所述第一副边绕组输出，将变压后的电压在所述电源提供的电压的负半周期从所述第二副边绕组输出；
所述升压电路，用于在所述电源提供的电压的正半周期对所述第一副边绕组输出的电压进行升压，在所述电源提供的电压的负半周期对所述第二副边绕组输出的电压进行升压。
2.根据权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，每组所述副边绕组对应的所述升压电路包括第一充放电电路和第二充放电电路；所述第一充放电电路的第一端与所述第一副边绕组的第一端连接，所述第二充放电电路的第一端与所述第二副边绕组的第二端连接，所述第一充放电电路的第二端和所述第二充放电电路的第二端均接地；
所述第一充放电电路，用于在所述电源提供的电压的负半周期根据所述第一副边绕组输出的电压进行充电，并在正半周期放电以对所述第一副边绕组输出的电压进行升压；
所述第二充放电电路，用于在所述电源提供的电压的正半周期根据所述第二副边绕组输出的电压进行充电，并在负半周期放电以对所述第二副边绕组输出的电压进行升压。
3.根据权利要求2所述的谐振变换器，其特征在于，所述第一充放电电路包括第一电容、第一整流管和第二整流管；所述第一电容的第一端与所述第一副边绕组的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第一整流管的第一端连接，所述第一整流管的第二端为所述谐振变换器的输出端；所述第二整流管的第一端接地，所述第二整流管的第二端与所述第一电容的第二端、所述第一整流管的第一端连接；其中，
所述第一电容在所述电源提供的电压的负半周期根据所述第一副边绕组输出的电压进行充电，在所述电源提供的电压的正半周期放电；
所述第一整流管在所述电源提供的电压的正半周期导通，在所述电源提供的电压的负半周期关断；
所述第二整流管在所述电源提供的电压的正半周期关断，在所述电源提供的电压的负半周期导通。
4.根据权利要求3所述的谐振变换器，其特征在于，所述第一整流管和所述第二整流管均为二极管；或者，所述第一整流管和所述第二整流管均为开关管。
5.根据权利要求2-4任一项所述的谐振变换器，其特征在于，所述第二充放电电路包括第二电容、第三整流管和第四整流管；所述第二电容的第一端与所述第二副边绕组的第二端连接，所述第二电容的第二端与所述第四整流管的第一端连接，所述第四整流管的第二端为所述谐振变换器的输出端；所述第三整流管的第一端接地，所述第三整流管的第二端与所述第二电容的第二端、所述第四整流管的第一端连接；其中，
所述第二电容在所述电源提供的电压的正半周期根据所述第二副边绕组输出的电压进行充电，在所述电源提供的电压的负半周期放电；
所述第三整流管在所述电源提供的电压的正半周期导通，在所述电源提供的电压的负半周期关断；
所述第四整流管在所述电源提供的电压的正半周期关断，在所述电源提供的电压的负半周期导通。
6.根据权利要求5所述的谐振变换器，其特征在于，所述第三整流管和所述第四整流管均为二极管；或者，所述第三整流管和所述第四整流管均为开关管。
7.根据权利要求2所述的谐振变换器，其特征在于，所述升压电路还包括第三充放电电路；所述第三充放电电路的第一端连接在所述第一充放电电路的第二端，所述第三充放电电路的第二端接地；
所述第三充放电电路，用于在所述正半周期与所述第一充放电电路叠加对所述第一副边绕组的输出电压进行升压，并在所述负半周期与所述第二充放电电路叠加对所述第二副边绕组的输出电压进行升压。
8.根据权利要求7所述的谐振变换器，其特征在于，所述第三充放电电路包括第三电容；所述第三电容的第一端连接在所述第一充放电电路的第二端，所述第三电容的第二端接地。
9.一种电源，其特征在于，所述电源包括如权利要求1-8任一项所述的谐振变换器。
10.一种终端，其特征在于，所述终端包括所述权利要求9所述的电源。
11.一种升压方法，其特征在于，所述方法包括：
将电源提供的电压进行变压，在所述电源提供的电压的正半周期得到第一电压，在所述电源提供的电压的负半周期得到第二电压；
在所述电源提供的电压的正半周期对所述第一电压进行升压，在所述电源提供的电压的负半周期对所述第二电压进行升压。
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