学习笔记——英飞源专利刨析摘要

       英飞源整体从技术层面来看还是非常不错的公司，是艾默生出去的一支比较完备的团队，通过这些年的努力，形成了充电桩模块和双向储能模块两大主流产品线。了解英飞源充电模块的兄弟们都知道，英飞源是一路坚持移相全桥的解决方案的充电模块厂商，变压器随着功率提升越整越大，这是一份坚持一份死磕的精神，与此同时，鲜明特点的还有华为一直坚持三相交错llc系列，每一家都会选择自己熟悉、擅长或者坚定的方向进行潜心积累，一点点的逐步在各自的细分领域从蚂蚁变成大象。

      今天我们来扒一扒英飞源的专利，这一路技术积累背后都解决了什么技术问题，主要是随便抽取了一些感兴趣的专利来看看，同时也是此类产品或行业的痛点所在。（我主要看了18年以后的一些相关专利，快速扫过的那种，简单写写笔记，因为后面可能要做双向相关的产品，所以重点也在此方向上，虽然以前也做过大功率的双向电源，但是行业和产品略有差异，所以潜心学习一波行业痛点和细节）

     为了更加方便本文的阅读理解，先来个概述：主要研究和解决了各类变换器的缓启动问题，耦合电感的磁平衡，直流变换器的宽增益问题，双向辅助电源问题等等。

     以下专利排序随机，没有权重：（点到即止，不理解的可以自行查看相关内容细节，尽量写清楚核心点和本质，方便快速阅读，且专利的命名简介我直接改成问题相关了。）

       专利1：软开关的BUCK-BOOST     申请号 202111560022 .X

工作状态：BUCK模式时，Q4常关，Q1和Q2互补发波，Q3吃掉死区部分及完成一点有源吸收，至于D1看着就像正激的退磁绕组。BOOST模式时，Q3常关，Q2和Q1互补发波，Q4吃掉死区及完成一点有源吸收。

设计思路：利用单端正激变压器与有源钳位吸收引入了软开关的设计理念，让双向BUCK-BOOST也可以损耗更小，这对于PCS中DCDC的高压状态下的工作具有重要的意义。

 专利2：隔离双向的DC-AC    申请号 202111237683 .9

上一次交大的学习笔记里也有一个DCAC的斩波电路，本质上都是拓扑级联的改进形式，上次李睿老师是将LC滤波置于输出侧，而这一次的拓扑则是将L放在原边，都是借助高频斩波来实现工频包络的逆变输出结构。主要解决两级拓扑中的母线电容损耗成本体积等问题。

下面是DCAC级联式的拓扑几种形式：

 专利3：磁芯中心开孔散热    申请号 202120721333 .9

       上面也有说过，随着功率密度的增大，简单暴力的傻大粗型磁芯也有自己的致命缺点，那就是热聚集。散热我们讲究均衡，热分布，不能让热汇聚于一点或局部区域。因此，在充电模块都是基于风冷散热的基础上，他们就开始琢磨给磁芯中心开个洞，让风进去带走局部最热源，进而达到降温的效果。我猜他们肯定是经历过烧变压器绕线的现象才能琢磨着这样干，这在高功率的产品中损耗与热设计也是工程师的常用技能。

 专利4：通过辅助单元实现了移向全桥轻载下的软开关  申请号 202111355396 .8

        由于宽电压范围的输出输入特性，移相全桥很难兼容轻载下的初级电流满足软开关条件，那么这个时候就引入了一种辅助绕组网络，来实现轻载下的软开关，主要是改善满足软开关的条件的。以前充电桩模块我记得也有人这么干的，属于比较传统的手法了，拓扑自身不够，辅助网络再来凑一下。注意这里的轻不轻载是以判断原边电流是否满足软开关来确定的，而不是以输出功率。

 专利5：切换变压器个数以实现增益扩大 法  申请号 202120955898 .3

   这个通过改变串联的变压器的数量，使每一个变压器的输入电压不同，进而完成超宽范围的输出。这种专利都是有点耍流氓的感觉了，行业内这种思路很多，过于普通，但又比较麻烦，限制别人用。

 专利6：宽范围下为优化变压器和MOS损耗的线性变频控制策略    申请号 202110656286 .9

    看下图就很好理解了，输出电压跟变压器的磁通摆幅有关，当输出电压降低的时候，恒功率下电流比较大，这个时候电流损耗大，降低开关频率可以降低开关管的损耗，并且由于磁通摆幅与电压变化是线性的关系，所以频率线性调整即可，公式：U=NBS/T。保持B变化不变，电压变化与频率变化成正比。

 专利7：俩谐振腔扩大增益范围   申请号 202010941485 .X

          在一个LLC网络结构中再引入一组谐振结构，专利介绍说，使高压工作在高频段，低压工作在低频段，可以比较好的优化磁芯结构，还要大幅度岔开两个谐振点。

感觉上有点鸡肋的样子，虽说LLC是软开关结构，但是功率大的时候工作在高频区域显然不是很好。这种实现方式在工程上可能还要优化一下，并且增益这种非线性对于充电慢的这种模式还好，对于动态型的变换器来说是还是存在一些问题的。

 专利8：借助副边桥堆进行缓启动的反激变换辅助电路   申请号 202010423490 .1

       这个图很明显了，利用副边的桥臂做一个反激助力缓启动的思想，从副边向高压侧充电，可以实现缓启动，当然也可以使用对角管子实现这个过程。

 专利9：低功耗的双向辅助供电思路    申请号 202010325969 .1

   在双向的储能系统中，辅助电源的设计也是比较讲究的，要求低功耗和两边都能取电也是常见的，这个时候就要发挥工程师的电路理解力和创造力了，怎么实现高低压的辅助电源优化，是两个辅助电源 还是一个集成的辅助电源 是各自控制还是互相控制。

 专利10：通过引入电感与二极管实现母线纹波电流减小的控制，类似于有源操作 

                            申请号 202010534069 .8

在两级式（或以上）变换器中，母线的纹波电压电流通常会受前后级的影响，在近些年的一些研究中，有的人使用了有源可控的外挂变换器法(类似于SVG和APF这种)，就是单独做一个双向变换器搞到一个低压或高压母线上，实现能量流的钳位流动，抑制纹波电压电流。这个专利的思想是什么呢？

是内串法，不是外挂的操作，通过电容和电容之间串联个电感，然后用二极管钳位住，进而实现，电容间的纹波电流的减小。

 专利11：降频缓启动带有耦合变压器的逆变器，以防止磁饱和 

 申请号 202110129530.6

 专利12：通过检测桥臂中点差值来判断和调整逆变电路的耦合变压器磁平衡

 申请号 202110133093.5

专利11和专利12都是为了解决他们研究的一种耦合变压器式的逆变器的磁饱和和磁平衡问题。

启机的时候，通过高频降频缓启动，慢慢降低压差，防止磁集成的磁芯饱和。再通过实时监测AB两点的压差进行微调PWM的占空比（类似于微调起飞时的仰角），从而实现更可靠的启机。这都是耦合电感太小带来的问题，优势也是劣势，所以只能用策略来补了。

     简单汇总一下思路：上述专利主要专注于解决变换器的宽范围输出问题（增益宽由于电池宽范围和电网的宽范围）、启机的时候缓启动问题（应力和可靠性）、磁集成带来的一些次生问题，散热问题和辅助电源问题等等，除此之外，应力的吸收问题和软开关也是行业关注的重点。

 通过上述专利，也带来了很多启示：

1、很多公司大批量的申请宽范围的各种可能性专利，以谋求在行业的发展，你都申请完了大家没有啥用的局面很尴尬，特别是电源类的基础拓扑变换也有人去水专利真的是不要脸，当然本文中英飞源不是这样的。

2、专利更多的还是解决实际问题或大幅度创新为主，这样才是值得尊敬的友商或对手。

3、双向或宽范围或储能行业 有很多行业的痛点问题和机会，特别是功率大的时候策略的更新会有更多的可能性和可实现性。

4、对于技术路径的坚持，积累和以创新的精神是值得尊敬的，当然市场的回报也是很高的，听说充电桩领域英飞源的市场占有率已经很高了。

5、创新是永远的旗帜，唯有创新才可以改变世界，才能做出更有价值的产品，创新不是盲目的盲干硬干，应在细节上解决行业痛点，一点点的积累才是高手过招之间的看点。

今天先写道这里了，临时起意看了2个多小时，就只能输出这么多了，还有一些专利就没有太感兴趣了。