[實用新型]一種高降壓非隔離型DC/DC變換器

有效

• 申請號: 201420557942.5
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN204089593U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 邾玢鑫;任路路;楊玉良;黃悅華;譚超
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

技術領域

本實用新型涉及一種直流-直流變換器，具體說是一種高降壓非隔離型DC/DC變換器。

背景技術

現有技術中，基本的Buck降壓變換器在應用與輸入輸出電壓幅值相差較大的場合，如:計算機中CPU的供電電源，水下潛航器直流供電系統等。會出現器件電壓、電流應力大、開關損耗損耗大、變換效率低、dv/dt大、EMI嚴重、抗輸入電壓擾動能力及動態性能差等問題。目前常見的解決方案通常有兩種：①、借助于變壓器：如反激變換器、單端正激變換器、半橋變換器、全橋變換器等，但與Buck變換器相比，不僅拓撲結構復雜，成本較高，變壓器漏感還會導致器件應力增加、電磁干擾嚴重等問題；同時由于隔離型直流-直流變換器能量轉換次數多，工作效率也不高。②、利用耦合電感：這類方案相比于隔離型變換器來說具有拓撲結構簡單的優點，但由于漏感的存在，同樣會導致器件應力大、電磁干擾嚴重等問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本實用新型解決現有非隔離型降壓變換器在高降壓場合存在降壓能力不夠，工作效率及功率密度不高等問題，提供一種具備高降壓能力的非隔離型直流-直流變換器。

解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：

一種高降壓非隔離型DC/DC變換器，包含電感L₁、L₂，二極管D₁、D₂，開關管S_a、S_b和一個降壓單元。開關管S_a、S_b的集電極同時接輸入電源u_in的正極，其中開關管S_a的發射極接降壓單元的第一端口，開關管S_b的發射極接降壓單元的第二端口；

降壓單元的第三端口和第四端口分別接第一電感L₁一端、第二電感L₂一端，同時在降壓單元的第三端口和第一電感L₁的接點處還連接第一二極管D₁的陰極；在降壓單元的第四端口和第二電感L₂的接點處還連接第二二極管D₂的陰極；第一電感L₁另一端、第二電感L₂的另一端同時接輸出濾波電容C_o的正極，輸出濾波電容C_o的負極、第一二極管D₁、以及第二二極管D₂的陽極與輸入電源u_in的負極相連。

開關管S_a的柵極接控制器。

所述降壓單元由多個子模塊組成，其連接順序是，第一個子模塊的第三端口與第二個子模塊的第一端口相連，第一個子模塊的第四端口與第二個子模塊的第二端口相連，依次類推，第n-1個子模塊的第三端口與第n個子模塊的第一端口相連，第n-1個子模塊的第四端口與第n個子模塊的二端口相連；同時，第一個子模塊的第一端口和第二端口分別作為降壓單元的第一端口和第二端口，第n個子模塊的第三端口和第四端口分別作為降壓單元的第三端口和第四端口。

所述子模塊是由兩個開關管S₁、S₂和兩個電容C₁、C₂構成的四端口拓撲，其中下方電容C₁的一端與下方開關管S₁的發射極相連作為該子模塊的第一端口①，電容C₁的另一端與上方開關管S₂集電極相連的節點，作為該子模塊的第三端口③，上方電容C₂的一端與上方開關管S₂的發射極相連，作為該子模塊的第二端口②，上方電容C₂的另一端與下方開關管S₁的集電極相連，作為該子模塊的第四端口④。

所述各功率開關的柵極分別接各自的控制器。

其控制方式為：奇偶次功率開關采用交錯控制策略；即序號為奇數的開關和序號為偶數的開關驅動相位之間相差180^o。

相比現有技術，本實用新型一種高降壓非隔離型DC/DC變換器，具有如下有益效果：

1）、本實用新型所提降壓單元不僅可以實現高降壓變換，且降壓單元中子模塊數可根據實際應用場合的需要進行調節，應用范圍廣。

2）、開關器件的電壓應力低，且所有開關、二極管的電壓應力均一致，有利于選擇成本低，開關性能好的低耐壓開關器件。