[發(fā)明專(zhuān)利]DC/DC轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610104199.1
• 申請(qǐng)日: 2016-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107124103B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代佳樂(lè);曹宇;王可志
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 株式會(huì)社村田制作所
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/335
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/335
• 代理公司: 上海專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 胡秋瑾

本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換裝置(10)具有：輸出直流電源電壓的直流電壓源(V1)；與直流電壓源V1電連接，且設(shè)置有串聯(lián)連接的電感器和電容器的振蕩電路(2)；多個(gè)開(kāi)關(guān)元件Q1～Q4；開(kāi)關(guān)控制部(6)，通過(guò)以設(shè)定的工作頻率來(lái)切換多個(gè)開(kāi)關(guān)元件的閉合和斷開(kāi)，可使直流電壓源(V1)與振蕩電路(2)的電連接導(dǎo)通或斷開(kāi)，且可使施加于振蕩電路(2)上的電壓的方向在每個(gè)工作周期內(nèi)切換；變換部(4)，將振蕩電路(2)中產(chǎn)生的電流輸出并轉(zhuǎn)換成直流電流，且設(shè)置有變壓器(3)，變壓器(3)的原邊與振蕩電路(2)串聯(lián)連接；以及短路電路(7)，短路電路(7)的兩端與變壓器(3)的原邊、電感器(Lr)及電容器(Cr)中的至少一個(gè)并聯(lián)連接，開(kāi)關(guān)控制部(6)至少在一個(gè)工作周期內(nèi)，導(dǎo)通或者斷開(kāi)短路電路(7)，調(diào)整使短路電路(7)工作的短路占空比，根據(jù)短路占空比使與短路電路(7)并聯(lián)連接的變壓器(3)的原邊、電感器(Lr)及電容器(Cr)中的至少一個(gè)短路，從而調(diào)整DC/DC轉(zhuǎn)換裝置(10)的增益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采用了LLC全橋電路的DC/DC轉(zhuǎn)換裝置，特別涉及一種在不改變開(kāi)關(guān)元件的工作頻率的情況下能夠降低增益的DC/DC轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，其中，DC/DC轉(zhuǎn)換裝置即直流-直流轉(zhuǎn)換電路是一種將直流輸入電壓有效地轉(zhuǎn)換成固定的直流輸出電壓的電壓變換器。一般而言，DC/DC轉(zhuǎn)換裝置分為三類(lèi)：升壓型DC/DC變換器、降壓型DC/DC變換器以及升降壓型DC/DC變換器，根據(jù)需求可采用三類(lèi)控制。具體而言，利用電容器、電感器的儲(chǔ)能的特性，通過(guò)可控開(kāi)關(guān)(MOSFET等)進(jìn)行高頻開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，將輸入的電能儲(chǔ)存在電容器或電感器里，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，將電能再釋放給負(fù)載來(lái)提供能量。其輸出的功率或電壓的能力與占空比、即開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與整個(gè)開(kāi)關(guān)的周期的比值有關(guān)。

圖11示出了現(xiàn)有的一種采用了LLC全橋電路的DC/DC轉(zhuǎn)換裝置100。如圖11所示，DC/DC轉(zhuǎn)換裝置100具有：直流電壓源V10，4個(gè)開(kāi)關(guān)元件Q1～Q4，由電感器Lr和電容器Cr構(gòu)成的振蕩電路20，以及由變壓器30和整流電路構(gòu)成的變換部40。在該DC/DC轉(zhuǎn)換裝置100中，通過(guò)控制各個(gè)開(kāi)關(guān)元件Q1～Q4的導(dǎo)通和斷開(kāi)，從而控制從變壓器30的原邊Tr1向副邊Tr2所傳輸?shù)哪芰俊?/p>

目前，為了獲得特定的穩(wěn)定直流電源，通常通過(guò)變壓電路、例如橋式電路、Bulk、Boost等，從更大的非穩(wěn)定的輸入直流電源或交流電源處轉(zhuǎn)換來(lái)獲得。

然而，由于上述變壓電路的輸出電壓要求恒定，因此通常需要根據(jù)某些環(huán)境變化而調(diào)整變壓電路的增益。例如，若輸出端所連接的負(fù)載變小，在增益保持不變的情況下，輸出電流會(huì)增加，在此情況下，為了防止電流過(guò)大，需要使增益減小。

目前，在DC/DC轉(zhuǎn)換裝置的領(lǐng)域中，調(diào)整增益的方法有如下兩種。

第一，調(diào)整開(kāi)關(guān)元件的工作頻率fs。如圖12所示的那樣，在開(kāi)關(guān)元件的工作頻率fs大于諧振頻率fr時(shí)，增益G隨著開(kāi)關(guān)元件的工作頻率fs的增大而減小，利用這一關(guān)系可以調(diào)整DC/DC轉(zhuǎn)換裝置的增益。專(zhuān)利文獻(xiàn)1(申請(qǐng)?zhí)朇N200510116967.7)中公開(kāi)的開(kāi)關(guān)電源用控制裝置和開(kāi)關(guān)電源正是通過(guò)提高開(kāi)關(guān)頻率的方法來(lái)降低增益的。

第二，調(diào)整DC/DC轉(zhuǎn)換裝置的輸出功率的占空比。由于DC/DC轉(zhuǎn)換裝置的增益與輸出功率成正比，因此通過(guò)減小DC/DC轉(zhuǎn)換裝置的輸出功率的占空比，利用這一關(guān)系同樣也可以調(diào)整DC/DC轉(zhuǎn)換裝置的增益。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2(申請(qǐng)?zhí)朇N201110394250.4)中公開(kāi)了一種直流-直流轉(zhuǎn)換器、電力變換器及其控制方法。當(dāng)負(fù)載的狀態(tài)為輕載或空載時(shí)，控制單元以一個(gè)打嗝模式來(lái)控制矩形波發(fā)生器，進(jìn)而減小工作期間/停止期間的比例。藉由上述方式減小工作期間/停止期間的比例，或逐次減少該工作期間內(nèi)相對(duì)于該驅(qū)動(dòng)脈沖的占空比為50％時(shí)的該驅(qū)動(dòng)脈沖的數(shù)量，使得能量傳輸時(shí)間的比率減小，從而提高輕載時(shí)的效率。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1:中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)朇N200510116967.7；