[發明專利]具有倍頻輸出磁路耦合變壓器的三電平DC-DC變換器

有效

• 申請號: 200910020814.0
• 申請日: 2009-01-06
• 公開（公告）號: CN101552559A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 石勇
• 申請（專利權）人: 西安愛科電子有限責任公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/08;H02M1/14
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司
• 代理人: 陳小霞

技術領域

本發明涉及一種三電平DC-DC變換器，具體地說，它是一種具有倍頻輸出磁路耦合變壓器的三電平DC-DC變換器。

背景技術

在已有技術中，有一種已被應用的二極管箝位式三電平DC-DC變換器，如圖23所示，其中的主變換器2’由一個橋路構成，在該橋路的每個橋臂上設有兩個串聯的開關管，在每個橋臂的中點設有一個箝位二極管。由控制電路按照圖24～31中的時序分別控制橋路中開關管S1～S8的導通與截止，其變換的工作狀態如下：

工作狀態1：開關S₁’、S₂’和開關S₇’、S₈’導通，變壓器T₁原邊繞組N₁兩端承受的電壓為V_in；通過箝位二極管D_b2將開關S₅’、S₆’的電壓箝位至V_in/2，并通過D_b3將S₃、S₄的電壓箝位至V_in/2。

工作狀態2：開關S₂’，D_b1和開關S₇’、S₈’導通，變壓器T₁原邊繞組N₁’兩端承受的電壓為V_in/2；通過箝位二極管D_b2將開關S₅’、S₆’的電壓箝位至V_in/2，并通過D_b3將S₃’、S₄’的電壓箝位至V_in/2；并通過D_b1將S₁’的電壓箝位至V_in/2。

工作狀態3：開關S₃’、S₄’和開關S₅’、S₆’導通，變壓器T₁原邊繞組N₁兩端承受的電壓為-V_in；通過箝位二極管D_b1將開關S₁’、S₂’的電壓箝位至V_in/2，并通過D_b4將S₇’、S₈’的電壓箝位至V_in/2。

工作狀態4：開關S₅’，D_b2和開關S₃’、S₄’導通，變壓器T₁原邊繞組N₁兩端承受的電壓為-V_in/2；通過箝位二極管D_b4將開關S₇’、S₈’的電壓箝位至V_in/2，并通過D_b1將S₁’、S₂’的電壓箝位至V_in/2；并通過D_b2將S₆’的電壓箝位至V_in/2。

通過主變換器的變換，在變壓器的原邊可得到如圖32所示的電壓波形，經過整流后，可得到如圖33所示的電壓波形。

通過上述主變換器的工作狀態可以看出，由于D_b1-D_b4的箝位作用，橋路中各開關管電壓被箝位在V_in/2，從而使開關管的電壓應力減小到V_in/2。從變壓器的工作波形(圖32)看出，變壓器原邊電壓除了V_in和換流時出現的零電平外，還包含有V_in/2電平，但由于其脈寬比兩電平變換的脈寬寬，因此，該輸出電壓的伏秒值沒有因為V_in/2電平的加入而減小，所以變壓器體積沒有減小。從整流器輸出的電壓波形(圖33)看出，其最大值到最小值的壓差是V_in/2，而兩電平換變的壓差是V_in，因此，整流后輸出電壓的諧波因中間電平的加入而明顯減小，所以可減小LC濾波器的體積。

綜上所述，雖然該變換器與兩電平換變器相比，達到了減少開關器件電壓應力和減小LC濾波器體積的目的，但變壓器的體積沒有減小，還有待做到更好。