[實用新型]一種三電平開關電源系統

有效

• 申請號: 201822031461.1
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN209375467U
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 羅瑞杰;何偉軍;呂有根
• 申請（專利權）人: 深圳市英可瑞科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/14
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務所 44275
• 代理人: 張明

本實用新型公開了一種三電平開關電源系統，包括依次相連的BOOST變換器、諧振變換器和整流電路；所述第一開關管與所述第二開關管串聯，所述第二開關管的源極所述第二二極管的陰極相連，所述第二二極管的陽極與所述諧振變換器相連，所述第二二極管設于所述負極母線上，所述第一電容的一端與所述第一二極管的陰極相連。僅需要一個電感的條件下，三電平BOOST變壓器采用交錯驅動，電感電流的紋波大幅減小，可有效減少電感損耗，有效抑制母線電容上的紋波電壓和紋波電流，并且由BOOST變換器、諧振變換器和整流電路組成功率半導體器件耐壓等級減半的高效、低成本和高可靠性的開關電源。

技術領域

本實用新型涉及電子電力變換技術領域，尤其涉及高壓輸入低壓輸出 DC/DC車載開關電源。

背景技術

車載DC/DC變換器，作為電動汽動力系統中很重要的一部分，它的主要作用是為動力轉向系統，空調以及其他輔助設備提供所需的電力。它的功能是將動力電池的高壓電轉換為低壓給車載設備供電。

參照圖1，常用的兩級DC/DC變換設計方案為“BOOST變換器+LLC變換器”，但存有以下缺點：(1)紋波電流大，要減小輸入端和母線上的紋波電壓，則輸入電容和母線電容需要選用容量較大的電解電容來進行濾波，而電解電容本身具有體積大、高溫下壽命短、溫度特性差、耐電流紋波能力弱等不可克服的缺點。另外車載DC/DC產品需要在-40℃環境下指標不下降，當前能適用-40℃的高壓電解電容不屬于常規器件，難以生產；

(2)電流紋波大導致Boost電感損耗大，增加散熱壓力；此外電流紋波大也會增加濾波電容數量，增加成本與尺寸。

(3)功率管平臺電壓高，因輸入電壓最高已達750V，功率器件平臺電壓考慮80％降額則開關管需要選擇1kV以上的功率半導體器件，當前700V以上的功率半導體器件性能，無論是開關特性、導通電阻、成本還是可替代性均比 650V/600V功率半導體器件差得多。

參照圖2，常用的兩級DC/DC變換設計方案還有“交錯并聯Boost變換器+ 交錯并聯LLC變換器”，該方案每一級的電流紋波都相對較小，因此輸入電容和BUS電容不需要很大的容量來抑制紋波電壓，但存有以下缺點：(1)LLC 交錯并聯均流度極度依賴諧振腔參數，硬件參數的一致性差異會導致LLC不均流；

(2)功率半導體器件電壓等級高；

(3)Boost電感損耗大。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種功率半導體器件耐壓等級減半的三電平開關電源系統。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：一種三電平開關電源系統，包括依次相連的BOOST變換器、諧振變換器和整流電路，所述 BOOST變換器包括電感、第一開關管、第二開關管、第一二極管、第二二極管、第一電容、第二電容、正極母線和負極母線；

所述正極母線上設有電感，所述電感與所述第一二極管的陽極相連，所述第一二極管的陰極與所述諧振變換器相連，所述第一開關管的漏極與所述第一二極管的陽極相連，所述第一開關管與所述第二開關管串聯，所述第二開關管的源極所述第二二極管的陰極相連，所述第二二極管的陽極與所述諧振變換器相連，所述第二二極管設于所述負極母線上，所述第一電容的一端與所述第一二極管的陰極相連，所述第一電容的另一端與所述第一開關管的源極相連，所述第二電容的一端與所述第一電容的另一端相連，所述第二電容的另一端與所述第二二極管的陽極相連。

進一步的，所述諧振變換器為LLC諧振變換器。

進一步的，所述諧振變換器包括第一諧振變換器和第二諧振變換器，所述第一諧振變換器的輸入端連接在所述第一電容的兩端，所述第二諧振變換器的輸入端連接在所述第二電容的兩端。