[發明專利]一種DC-DC變換器

在審

• 申請號: 201711472232.7
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN107994772A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 鄒旭東;劉爽;唐清波;姜文超;許長樂;江偉斌
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M3/157;H02M3/335
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 廖盈春,李智

技術領域

本發明涉及開關電源領域，更具體地，涉及一種DC-DC變換器。

背景技術

DC-DC變換器是應用十分廣泛的電力電子設備，它通過控制開關的通斷，結合無源儲能器件如電感、電容，從而實現將輸入直流電變為另一固定電壓或是可調電壓的直流電，包括直流到直流的直接變換和直流-交流-直流的間接變換，前者也稱為斬波電路，有六種基本的斬波電路:降壓斬波電路(也稱Buck變換器)、升壓斬波電路(也稱Boost變換器)、升降壓斬波電路(也稱Buck-Boost變換器)、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路，這種直接直流變換器不帶變壓器隔離，而間接直流變換器在直流變換器中間加入了交流環節，通常在輸入輸出間用變壓器進行隔離，因此也稱為帶隔離的直流變換器。目前的開關電源中，間接的直流變換器是目前應用的主要結構形式。

與此同時，在工業應用現場，通常要求有多個電壓水平的直流電壓，多輸出端口的DC-DC變換器可以在滿足多電壓水平輸出的要求的同時，做到更加緊湊的結構，同時可以節約成本。本發明基于基本的直流變換器，通過合理設計，得到一種包含兩個輸出端口的DC-DC變換器拓撲。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種DC-DC變換器，其目的在于解決現有的DC-DC變換器效率不夠高，功率密度不夠大技術問題。

為實現上述目的，本發明提供一種DC-DC變換器，包含：電感、整流模塊、第一橋臂拓撲和并聯的第二橋臂拓撲、第三橋臂拓撲及電容，其中，第一橋臂拓撲為串聯的第一開關管和第四開關管、第二橋臂拓撲為串聯的第二開關管和第五開關管、第三橋臂拓撲為串聯的第三開關管和第六開關管；第一橋臂拓撲的負極和第二橋臂拓撲的負極連接，電感一端接第一開關管和第四開關管串聯構成的耦合點上，電感另一端接第二開關管和第五開關管串聯構成的耦合點上；

整流模塊輸入端一端接第二開關管和第二開關管串聯構成的耦合點上，整流模塊輸入端另一端接第三開關管和第六開關管串聯構成的耦合點上，整流模塊用于將交流電轉化為直流電；第二橋臂拓撲的控制信號和第三橋臂拓撲的控制信號存在相位差；

第一橋臂拓撲和電感構成Buck變換器，Buck變換器用于對輸入電壓進行降壓處理，第二橋臂拓撲和電感構成Boost變換器，Boost變換器用于對輸入電壓進行升壓處理，第二橋臂拓撲、第三橋臂拓撲以及整流模塊構成移相全橋變換器，移相全橋變換器用于對輸入電壓進行降壓或升壓處理；DC-DC變換器對電感及第二橋臂拓撲進行了復用。

優選地，第一橋臂拓撲的兩端作為DC-DC變換器的直流輸入端，電容作為DC-DC變換器的第一直流輸出端，整流模塊的輸出端作為DC-DC變換器的第二直流輸出端。

優選地，第一橋臂拓撲的兩端作為DC-DC變換器的第一直流輸入端，電容兩端作為DC-DC變換器的第二直流輸入端，整流模塊的輸出端作為DC-DC變換器的第一直流輸出端。

優選地，整流模塊包括一個變壓器和兩個整流二極管，變壓器的原邊作為整流模塊的輸入端，變壓器的副邊的兩端抽頭各串聯一個整流二極管，兩個整流二極管的另一端相連，作為整流模塊的輸出端的第一端子，變壓器的中間抽頭作為整流模塊的輸出端第二端子。

優選地，在第一橋臂拓撲的每個開關管上并聯有二極管和電容，使第一橋臂拓撲中開關管實現軟開關。

優選地，還包括諧振電感和隔直電容，諧振電感、變壓器原邊線圈及隔直電容依次串聯構成串聯支路，所述串聯支路的一端接于第二開關管和第五開關管串聯構成的耦合點，所述串聯支路的另一端接于第三開關管和第六開關管串聯構成的耦合點，第二橋臂拓撲和第三橋臂拓撲的每個開關管上并聯有二極管和電容，使第二橋臂拓撲和第三橋臂拓撲的每個開關管實現軟開關。

優選地，開關管上并聯的二極管和電容為開關管的寄生器件或外接器件。

優選地，DC-DC變換器還包括輸出濾波器；輸出濾波器包括濾波電感和濾波電容；

濾波電感一端與整流模塊的輸出端的第一端子連接，另一端作為DC-DC變換器的直流輸出端的第一端子；

濾波電容一端與濾波電感的另一端連接，濾波電容另一端同整流模塊的輸出端的第二端子連接，濾波電容另一端作為DC-DC變換器的直流輸出端的第二端子。

優選地，DC-DC變換器還包括變換器濾波電容，與第一橋臂拓撲并聯，用于平穩電壓。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：