[實用新型]一種高效率的DC-DC變換器

有效

• 申請號: 201320890999.2
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN203674985U
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 王海龍
• 申請（專利權）人: 中科恒源科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 李翀

技術領域

本實用新型涉及一種電壓變換器，具體涉及一種高效率的DC-DC變換器。

背景技術

在太陽能發電系統、燃料電池發電系統等低壓、大電流供電系統中，直流-直流（DC-DC）變換器能夠將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓并進行輸出，因而是實現能量裝換、傳遞電壓電流及功率控制的關鍵執行部件。傳統的DC-DC變換器采用硬開關的工作方式，影響硬開關DC-DC變換器工作效率的因素主要是開關管的損耗。開關管的損耗主要分為兩部分，一是開關管在開通和關斷的過程中，由于電壓和電流的同時存在而產生的開斷損耗；而是在開關管開通時，因為其本身導通電阻的存在而產生的導通損耗。

目前的DC-DC變換器主要以單相全橋拓撲的形式為主，其具有控制方式靈活、功率等級高的特點，在高電壓小電流輸入的降壓場合能達到較好的效率。但如果將這種全橋式DC-DC變換器直接應用于低壓大電流輸入的場合時，由于電流增大導致開關管的導通損耗倍增，因此難以達到預期變換效率，且隨著功率等級進一步增加，電流進一步增大時，對器件的耐流和散熱要求就越來越高。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術的不足，提出了一種可同時實現開關管的零電壓開通和零電流開通、關閉，可以解決傳統全橋在做大功率時的電流限制問題，且能實現小體積、對器件耐流要求低的高效率的DC-DC變換器。

本實用新型的技術方案如下：

一種高效率的DC-DC變換器，其特征在于：它包括結構相同的第一全橋、第二全橋和第三全橋，每個全橋包括兩個并聯的橋臂和一個變壓器，所述橋臂由兩個串連的開關管構成，所述橋臂均與輸入電源并聯；所述同一橋臂中驅動信號超前的開關管為橋上管，驅動信號滯后的開關管為橋下管，所述全橋中驅動信號超前的橋臂為超前橋臂，驅動信號滯后的橋臂為滯后橋臂；所述變壓器的正極輸入端子連接所述超前橋臂的兩開關管之間，負極輸入端子連接所述滯后橋臂的兩開關管之間；

所述第一全橋、第二全橋和第三全橋之間的相位相差120度；所述超前橋臂的橋上管先發驅動，所述橋下管比所述橋上管延時半個周期驅動；滯后橋臂的橋上管比超前橋臂的橋上管延時一個X時間驅動。

所述X的取值范圍應該在60-120°之間。

所述變壓器的輸出端先后連接一個整流電路和一個LC濾波電路。

所述整流電路包括三組并聯電路，每組電路包括兩個串連的二極管。

所述第一全橋、第二全橋和第三全橋的變壓器的副邊線圈的負極端子連接在一起。

所述變壓器的副線圈正極端子連接在兩所述二極管之間。

所述開關管為場效應管。

本實用新型的技術效果如下：

本實用新型的一種高效率的DC-DC變換器，包括結構相同的第一全橋、第二全橋和第三全橋，全橋的橋臂均與輸入電源并聯且第一全橋、第二全橋和第三全橋之間的相位相差120度；超前橋臂的橋上管先發驅動，橋下管比橋上管延時半個周期發驅動；滯后橋臂的橋上管比超前橋臂的橋上管延時一個X時間驅動。由于對于每階能量傳遞的5個狀態，第一全橋、第二全橋和第三全橋中都至少有一相、最多兩相進行工作，這樣在整個過程中電流由同時工作的全橋分擔，減少了單個全橋的電流負荷，不但有效降低電路損耗，還解決傳統全橋在做大功率時的電流限制問題，而且還降低了器件的耐流要求。

由于滯后橋臂的開關管（SA2P,SA2N,SB2P，SB2N,SC2P,SC2N）實現零電壓開通，超前橋臂的開關管（SA1P,SA1N,SB1P,SB1N,SC1P,SC1N）實現零電流關斷和零電流開通，因此本實用新型的DC-DC變換器能夠在整個過程時段實現軟開關狀態，這樣就降低了由開關管的硬開關狀態帶來的開關管損耗，從而提高了DC-DC變換器的變換效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的DC-DC變換器拓撲結構圖

圖2是本實用新型的DC-DC變換器控制時序圖

圖3是本實用新型的第一階段電路示意圖

圖4是本實用新型的第二階段電路示意圖

圖5是本實用新型的第三階段電路示意圖

圖6是本實用新型的第四階段電路示意圖

圖7是本實用新型的第五階段電路示意圖

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進行說明。