[發明專利]高效率DC/DC變換器

在審

• 申請號: 202010066625.3
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111245226A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 陳啟宏;呂新奇;陳凱風;肖剛;張立炎;周克亮;肖朋;劉莉
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M1/34
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 劉琳;馮超

1.一種高效率DC/DC變換器，其特征在于，包括：功率變換電路、控制器和緩沖電路；

所述緩沖電路設置在輸入端與功率變換電路之間；

所述控制器與功率變換電路相連；

所述功率變換電路包括開關管(Q)和LC振蕩電路；

所述緩沖電路，用于減緩開關管(Q)源極和漏極兩端電壓的上升速度。

2.根據權利要求1所述的高效率DC/DC變換器，其特征在于，所述LC振蕩電路包括：儲能電感(L)、濾波電容(C)和續流二極管(D)；

所述開關管(Q)通過儲能電感(L)與輸入端并聯；

所述濾波電容(C)并聯在開關管(Q)與輸出端之間；

所述儲能電感(L)一端與輸入端正極相連，另一端與開關管(Q)漏極相連；

所述續流二極管(D)的正極開關管(Q)漏極相連，負極與輸出端的正極相連。

3.根據權利要求2所述的高效率DC/DC變換器，其特征在于，所述緩沖電路，包括：緩沖電容(C1)和第二二極管(D2)；

所述緩沖電容(C1)的一端與開關管(Q)漏極相連，另一端與第二二極管(D2)的正極相連；

所述第二二極管(D2)的負極與輸入端正極相連。

4.根據權利要求3所述的高效率DC/DC變換器，其特征在于，所述緩沖電路，還包括：第一二極管(D1)和諧振電感(L1)；

所述第一二極管(D1)的負極與緩沖電容(C1)的另一端相連，正極與諧振電感(L1)的一端相連；

所述諧振電感(L1)的另一端與輸入端負極相連。

5.根據權利要求4所述的高效率DC/DC變換器，其特征在于，所述緩沖電路的諧振參數滿足：

式中：L₁中為諧振電感(L1)的電感值，C₁為緩沖電容(C1)的電容值，f_s為開關管(Q)的開關頻率，α為開關管(Q)的頻率系數，滿足0α1。

6.根據權利要求4所述的高效率DC/DC變換器，其特征在于，所述緩沖電容(C1)的電容值C₁滿足：

式中：Vo為輸出端電壓，I_L為儲能電感(L)的輸入電流，L_D為開關管(Q)漏極寄生電感，L_S為開關管(Q)源極寄生電感，L_loop為回路寄生電感，C_GD和C_DS分別為開關管(Q)柵極-漏極寄生電容和漏極-源極寄生電容，V_DSmax為最大漏源極電壓。

7.根據權利要求6所述的高效率DC/DC變換器，其特征在于，所述緩沖電容(C1)的電容值C₁和諧振電感(L1)的電感值L₁滿足：

式中，I_Qmax為開關管(Q)允許通過的最大電流，Vc₁為緩沖電容(C1)上的電壓。

8.根據權利要求2所述的高效率DC/DC變換器，其特征在于，所述儲能電感(L)的輸入電流計算公式為：

式中，D為開關管(Q)的占空比，Vo為輸出端電壓，η為DC/DC變換器的轉換效率，P_in為輸入端輸入功率；

所述儲能電感(L)的電感值滿足：

式中，Vi為輸入端兩端電壓，r為儲能電感(L)的輸入電流紋波，f_s為開關管(Q)的開關頻率，I_L為儲能電感(L)的輸入電流。

9.根據權利要求8所述的高效率DC/DC變換器，其特征在于，所述輸出端的輸出電流計算公式為：

式中，U為濾波電容(C)的輸出電壓。

所述濾波電容(C)的電容值滿足：

式中，μ為濾波電容(C)的輸出電壓紋波。

10.根據權利要求1所述的高效率DC/DC變換器，其特征在于，所述開關管(Q)為碳化硅MOSFET管。