[發明專利]一種DC/DC變換器

無效

• 申請號: 201310291676.6
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN104283429A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 楊宏;馬運東
• 申請（專利權）人: 楊宏;南京航空航天大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明一般地涉及包含DC/DC變換工作的電源供應系統。更特別地說，本發明涉及一種改良的電路設計和構造達到更寬大工作范圍及改良的軟開關性能。

背景技術

LLC串聯諧振電路是近來重新引起業界重視與研究的電路，它在理論上已比較成熟，而且在工業應用上與移相全橋相比具有一些較明顯的優勢：副邊二極管自然關斷，消除了副邊的電壓尖峰和關斷損耗；在可變頻的范圍內都能實現MOS管的ZVS開通與關斷；電路工作頻率高可減小模塊的體積與成本；原邊電流為正弦波，傳導和輻射小等。但LLC串聯諧振電路在應用中存在一個突出問題：工作在輕載時，頻率升得過高會影響電路工作的穩定性，電路工作狀態不能較好地滿足LLC串聯諧振原理，所以簡單的調頻控制無法達到輕載和空載時輸出穩壓的要求。雖然通過在輸出端加死負載的方式能在一定程度解決輕載問題，但會大大增加損耗。

發明內容

本發明提出一種新穎的DC/DC變換器構造及其設計和制造方法，該變換器保留了LLC串聯諧振變換器的主要優點：開關管的ZVS開通與關斷，副邊整流管自然關斷；同時，該變換器采用PWM控制，很好的解決了LLC輕載和空載時存在的問題。

簡短地說，在一較佳實施例中，本發明揭示一種DC/DC變換器。該DC/DC變換器包括：一全橋開關單元，其用來產生方波波形的輸出電壓，該全橋開關單元包含四個開關器件組成的第一橋臂和第二橋臂，第一橋臂由第一開關器件和第二開關器件串聯構成，第二橋臂由第三開關器件和第四開關器件串聯構成；一電感回路，其連接于第一橋臂的中點以及第二橋臂的中點，該電感回路包括一串聯電感器和一并聯電感器；一變壓器，其一次側串接于該串聯電感器且并接于該并聯電感器；該變壓器還包含二次側用來連接于一整流電路以對一輸出負載電路提供一已整流直流電壓；該整流電路還包括一濾波電容器用來過濾對該輸出負載電流輸出的該已整流直流電壓。

該變換器采用PWM控制，通過串聯電感器和并聯電感器的共同作用，在向整流器傳輸能量的同時，為開關管的ZVS開通與關斷以及副邊整流管自然關斷創造條件。

附圖說明

圖1為一已知LLC串聯諧振DC/DC變換器的電路圖；

圖2為一本發明DC/DC變換器的電路圖；

圖3為一本發明DC/DC變換器的波形圖；

圖4為一衍生電路：串聯電感和并聯電感整合在變壓器內；

圖5為一本發明變換器在輸出側有一全橋整流器的電路圖；

圖6為一本發明變換器有一串接的雙半橋的電路圖。

具體實施方式

圖2顯示了本發明DC/DC變換器的電路簡圖。

此新型DC/DC變換器包含輸入直流電源100，全橋開關單元110，電感回路120，高頻變壓器130，整流電路140和輸出濾波器150。全橋開關單元包含四個開關器件組成的第一橋臂和第二橋臂，第一橋臂由第一開關器件和第二開關器件串聯構成，第二橋臂由第三開關器件和第四開關器件串聯構成。電感回路120連接于第一橋臂的中點以及第二橋臂的中點(亦即端子A和B)。電感回路120包括一串聯電感器Ls和一并聯電感器Lm；其中，Lm＞Ls。變壓器130，其一次側串接于該串聯電感器Ls且并接于該并聯電感器Lm。串聯電感器Ls如圖2所示實施成一外在組件，或是實施成變壓器的漏電感。此外，并聯電感器Lm亦能實施成一外在電感器或為變壓器130的磁化電感。

由一次側繞組耦接于二次側繞組構成的高頻變壓器130為該變換器的輸出電壓提供匹配和絕緣。整流電路140(其包含二極管D1和D2)形成一中心抽頭整流器，且將雙向電流轉變成單向電流。亦能使用一全橋整流器取代中心抽頭整流器。輸出濾波器150包含一電容器Co濾除高頻脈動電流且橫跨輸出負載提供一無脈動恒定輸出電壓Vo。

依據本發明，施加于開關S1和S2的閘控信號是互補的且有一定的死區時間，施加于開關S3和S4的閘控信號也是互補的且有一定的死區時間。這樣，開關S1和S2不能同時導通，S3和S4也不能同時導通。開關S1和S4同時導通的時候，端子A和B兩端的電壓VAB為正的輸入直流電壓；開關S2和S3同時導通的時候，端子A和B兩端的電壓VAB為負的輸入直流電壓；開關S1和S3同時導通或者開關S2和S4同時導通的時候，端子A和B兩端的電壓VAB為零。

下面結合圖2和圖3敘述本發明的具體工作原理。