[發明專利]隔離型升壓轉換器

有效

• 申請號: 202010018531.9
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN112087150B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 林鴻杰;高肇利;謝奕平;黃進忠;郭朝龍;黃弘宇;李志賢
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: H02M3/337
• 分類號: H02M3/337;H02M3/335
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 聶慧荃;閆華

一種隔離型升壓轉換器，包含變壓器、第一橋臂、第二橋臂以及升壓電路。變壓器包含具有次級側第一接點與次級側第二接點。第一橋臂包含第一二極管與第二二極管，第二橋臂包含第三二極管與第四二極管。升壓電路包含陽極對接于第一接點的兩二極管，陰極分別耦接于第一橋臂上接點與第二橋臂上接點、陰極對接于第二接點的兩二極管，陽極分別耦接于第一橋臂下接點與第二橋臂下接點，且第二接點耦接第一接點，以及至少兩電容耦接次級側第一接點與次級側第二接點。

技術領域

本發明涉及一種隔離型升壓轉換器，特別涉及一種具高升壓比的隔離型升壓轉換器。

背景技術

請參見圖1所示，其為相關技術的非隔離式升壓轉換器的電路方框圖。如果需要高電壓轉換比(升壓比)，例如大于10倍，則使用兩個或兩個以上的升壓(DC-DC)轉換器來實現高升壓比的要求。如圖1所示的第一直流升壓轉換器與第二直流升壓轉換器。其中，升壓轉換器之一的電壓增益約為4倍。然而，普通的非隔離式升壓轉換器的缺點是較高的電路元件成本和較低的轉換效率。

請參見圖2所示，其為相關技術的推挽式轉換器的電路圖。推挽式轉換器具有通過隔離變壓器實現電隔離的優勢。通過調節隔離變壓器的線圈匝數，可以實現推挽式轉換器的高升壓比(電壓轉換比)。例如，通過用調整后的線圈匝數轉換40至60伏特的輸入電壓，可以實現380伏特的輸出電壓。然而，如果電壓轉換比太高，則次級側線圈匝數過多會造成隔離變壓器的漏感增加，導致開關和/或二極管的應力更高。此外，需要使用具有較高額定電壓的元件，并且開關的導通電阻變大，將會導致電路成本增加，效率降低以及變壓器體積增大。

請參見圖3所示，其為相關技術的半橋轉換器的電路圖。類似于圖2所示的推挽轉換器，包括通過調節變壓器來改變電壓轉換率，這與推挽式轉換器的缺點相同。此外，圖2所示的推挽轉換器和圖3中所示的半橋轉換器均使用開關的硬切換以及變壓器的第一象限和第三象限操作，此處象限是指變壓器于B-H曲線的主要操作區域(忽略磁滯現象)。

請參見圖4與圖5所示，其是分別為相關技術的全橋LLC諧振轉換器與半橋LLC諧振轉換器的電路圖。兩種LLC諧振轉換器的開關可以使用諧振技術在ZVS(零電壓切換)下工作，通常設計開關頻率操作在諧振點附近。通過調節隔離變壓器的線圈匝數，可以實現LLC諧振轉換器的高電壓轉換比。然而，如果電壓轉換率太高，則線圈匝數過多會導致變壓器的線圈匝數增加，變壓器的體積增加以及效率降低。此外，圖4所示的全橋LLC諧振轉換器與圖5所示的半橋LLC諧振轉換器提供了變壓器的第一象限和第三象限操作。

請參見圖6所示，其為相關技術的全橋轉換器的電路圖。全橋轉換器的開關可通過相位控制技術在ZVS條件下工作，與推挽式轉換器相比，具有較少的開關損耗。通過調節隔離變壓器的線圈匝數，可以實現全橋轉換器所需的輸出電壓。然而，為了實現高升壓比(電壓轉換比)，過多的線圈匝數導致更大的變壓器體積，更高的半導體開關應力以及更低的轉換效率。

在以上幾種常見的隔離轉換器中，其隔離變壓器工作在第一象限和第三象限中。本公開提出了一種具有高升壓比的隔離型升壓轉換器，其可以在第一象限和第三象限中操作。可以通過對電容器充電以建立高輸出電壓來實現隔離轉換器的高升壓比，能夠有效地減少隔離變壓器的線圈匝數。由于減少了隔離變壓器的線圈匝數，因此將提高升壓電路的效率，降低電路元件成本并減小體積。

為此，如何設計出一種隔離型升壓轉換器，來解決前述的技術問題，乃為本公開發明人所研究的重要課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種隔離型升壓轉換器，解決現有技術的問題。