软开关谐振变换器专利技术研究综述

国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心 颜 汇

软开关谐振变换器专利技术研究综述

国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心 颜 汇

软开关，顾名思义，就是相对于硬开关来说的一个概念，其可以降低开关管的导通关断损耗，并且也可以帮助解决由于电力电子技术走向高频化、大容量化等带来的一系列例如电磁干扰、谐波污染、纹波大、功率因数低等问题。而谐振变换器就是利用软开关技术实现电能变换的一种变换器，也是使用非常广泛的一类变换器，它利用电路中的电感和电容等组件的谐振过程来实现开关管的软开关过程。由于谐振回路的电流是正弦波，这就使流过开关管的电流变为正弦波，减小开关损耗。谐振变换器可以有效的降低开关管工作时的导通或关断损耗，可以帮助变换器提高变换器的工作频率，同时也可以帮助提高变换器的工作效率，此外，也可以在很大程度上帮助降低变换器的体积和总重量等，因此，谐振变换器从一出现就得到了飞快的发展，其应用也将会越来越广泛。本文主要以DWPI专利数据库以及CNABS数据库中的检索结果为分析样本，从专利文献的视角对谐振变换器技术的发展进行了全面的统计分析，总结了与谐振变换器相关的国内外专利的申请趋势、主要申请人分布以及针对具体的LLC谐振变换器、LCC谐振变换器以及LCL谐振变换器技术的发展路线做了一定的分析，并从中得到一定的规律。

谐振；变换器；申请趋势；发展路线

1.软开关谐振变换器的分类及其典型拓扑

利用软开关技术实现电力电能变换的变换器实际上是利用电感和电容来对开关的导通和关断过程进行干预，一开始采用软开关技术是利用有损缓冲电路来实现。从能量转移的角度来看，它就是利用缓冲电路来将开关导通关断过程中的损耗消耗掉，从而可以在一定程度上改善开关管的开关条件。然而采用上述方法对变换器提高变换效率方面并没有什么帮助，甚至更糟时还会有可能使效率有所降低。目前所研究的软开关技术已经放弃采用上述有损缓冲电路，而是真正减小开关损耗，不是开关损耗的转移。软开关技术的分类示意图如图1所示：

图1 软开关技术分类示意图

由上面的软开关技术的分类图表可以看出，利用软开关技术实现电能变换的变换器有很多种，而利用软开关技术实现电能变换的谐振变换器是其中非常重要使用也非常广泛的一种，而对于其中的谐振变换器，根据不同的分类方式如根据电感和电容在电路中的连接方式或者它们在电路中工作时的频率或者电路中的工作电流是连续还是断续等可以把谐振变换器也分成很多种，如图2所示。

图2 谐振变换器技术分类示意图

2.谐振变换器专利申请发展状况

2.1萌芽期（1990年之前）（见图3）

图3 1990年之前专利申请量

2.2平稳增长期（1990-1999年）

由图4可见，从1990年开始，关于谐振变换器的专利每年的申请量明显比1990年之前的申请量多，平均每年都保持在200-300件左右。在该阶段，国外有关谐振变换器的申请量的发展总体趋势趋于平稳增长。

图4 1990-1999年间专利申请量

图5 2000-2009年间专利申请量

2.3快速增长期（2000-2009年）

由图5可见，从2000年开始，谐振变换器的申请量相比前两个阶段都出现了快速增长，平均每年达到了400-500件，这也从一个侧面证明了随着时代和工业的发展，谐振变换器的应用以及其优势被越来越多的认可，在工业发展和应用中研究和应用谐振变换器成为越来越多的公司关注的重点，正是由于谐振变换器的种种优点，使得这一阶段谐振变换器迅猛发展。

图6 LLC谐振变换器重要专利技术发展图

图7 LCC谐振变换器重要专利技术发展图

3.典型谐振变换器专利技术发展分析

LLC谐振变换器重要专利技术发展图如图6所示。

LCC谐振变换器重要专利技术发展图如图7所示。

4.结语

软开关技术是一项减小开关管损耗的技术，而谐振技术属于软开关技术的一种，也是一种非常重要的软开关技术，可以实现开关管的零电压零电流开通和零电压零电流关断，软开关谐振变换器是利用了软开关谐振技术的一种变换器，国内外对于软开关谐振变换器方面申请了大量专利，本文就对软开关谐振变换器技术的发展从专利的角度进行了统计分析，并从中得到了一定的规律，希望能对国内的研究软开关谐振变换器技术的申请人有一定的帮助作用。

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颜汇，毕业于南京理工大学光电工程与信息技术学院，现供职于国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心。