[發(fā)明專利]用于寬輸入高效超薄模塊電源的兩級(jí)DC/DC變換器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010114818.1
• 申請(qǐng)日: 2020-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112202334A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高龍;王雪飛;陳龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥容杰電子技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02M3/158
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于寬輸入高效超薄模塊電源的兩級(jí)DC/DC變換器，包括兩開(kāi)關(guān)BUCK?BOOST（升降壓斬波電路）、兩個(gè)高頻隔離變壓器，所述兩個(gè)高頻隔離變壓器的原邊串聯(lián)后接入一個(gè)LLC諧振網(wǎng)絡(luò)，LLC諧振網(wǎng)絡(luò)的另一端接入一個(gè)橋式電路，橋式電路的另一端接入兩開(kāi)關(guān)BUCK?BOOST（升降壓斬波電路），所述兩個(gè)高頻隔離變壓器的副邊連接一個(gè)整流電路。高頻變壓器一次側(cè)串聯(lián)/二次側(cè)并聯(lián)，輸出端并聯(lián)能使兩個(gè)高頻隔離變壓器均分輸入功率，實(shí)現(xiàn)了高頻隔離變壓器磁均衡分布，同時(shí)能使散熱均衡，從而提高變換器的可靠性。輸入端采用兩開(kāi)關(guān)BUCK?BOOST（升降壓斬波電路），可在寬輸入電壓范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)DC?DC變換器的高效率轉(zhuǎn)換，并且在典型輸入電壓條件下獲得最佳效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)中功率變化領(lǐng)域，涉及寬輸入高電壓、輸出低壓 / 大電流、高頻、高功率密度、超薄模塊電源的相關(guān)技術(shù)，尤其涉及一種用于寬輸入高效超薄模塊電源的兩級(jí)DC/DC變換器。

背景技術(shù)

高功率密度 DC-DC 模塊電源廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和國(guó)防等領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，對(duì)模塊電源的功率等級(jí)、電壓等級(jí)、效率以及體積與重量等要求不斷提高。目前，國(guó)內(nèi)的大功率全磚 模塊電源產(chǎn)品主要被國(guó)外公司壟斷，如美國(guó) VICOR、SYNQOR 以及日本LAMBDA、COSEL 等。相比于國(guó)外，國(guó)內(nèi)模塊電源的研究起步較晚，總體技術(shù)水平相對(duì)落后，研究形勢(shì)相當(dāng)迫切，已引起國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)及研究者的重視。

傳統(tǒng)的高功率密度模塊電源電路拓?fù)涠嗖捎谜?、半橋和全橋等變換器結(jié)構(gòu)，但它們無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的軟開(kāi)關(guān)，使得在高頻、高壓工作條件下?lián)p耗嚴(yán)重，因而制約了開(kāi)關(guān)頻率及功率密度的進(jìn)一步提高。近年來(lái)，由于 LLC 諧振變換器既能徹底實(shí)現(xiàn)一次側(cè)開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通（ ZVS），又能實(shí)現(xiàn)二次側(cè)整流管的零電流關(guān)斷（ZCS），使之開(kāi)始大量應(yīng)用于模塊電源中。

而在寬輸入電壓范圍應(yīng)用場(chǎng)合，由于單級(jí)LLC 諧振變換器頻率變化范圍較大，不利于諧振參數(shù)的優(yōu)化，還增大了磁心體積，降低了效率。因此，通常采用級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。Buck、Boost和Buck-Boost是開(kāi)關(guān)電源中三種最基本的變換器拓?fù)?，分別實(shí)現(xiàn)降壓、升壓以及升降壓的功能。三者均能實(shí)現(xiàn)高效DC-DC電能變換，其中，Boost變換器的效率隨著輸入電壓的升高而升高，Buck變換器的效率是隨著輸入電壓的升高而降低，而B(niǎo)uck-Boost變換器的效率隨輸入電壓的變化則呈現(xiàn)兩頭低中間高的趨勢(shì)。從輸入輸出電壓增益方程來(lái)看，Buck-Boost最適合應(yīng)用于寬輸入電壓范圍的場(chǎng)合。

在隔離型 LLC 諧振變換器中，相較于采用單變壓器，多變壓器的一次側(cè)串聯(lián) /二次側(cè)并聯(lián)方式，能有效減小變壓器繞組的磁動(dòng)勢(shì) ，減小變壓器漏感，便于優(yōu)化諧振參數(shù)；同時(shí)還可有效分散磁芯發(fā)熱，提高高頻變壓器的性能及可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)要求電氣隔離的應(yīng)用場(chǎng)合，提供一種用于寬輸入高效超薄模塊電源的兩級(jí)DC/DC變換器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是 ：一種用于寬輸入高效超薄模塊電源的兩級(jí)DC/DC變換器，包括兩開(kāi)關(guān)BUCK-BOOST（升降壓斬波電路）、兩個(gè)高頻隔離變壓器，所述兩個(gè)高頻隔離變壓器的原邊串聯(lián)后接入一個(gè) LLC 諧振網(wǎng)絡(luò)，LLC 諧振網(wǎng)絡(luò)的另一端接入一個(gè)橋式電路，橋式電路的另一端接入兩開(kāi)關(guān)BUCK-BOOST（升降壓斬波電路），所述兩個(gè)高頻隔離變壓器的副邊連接一個(gè)整流電路。

進(jìn)一步地，所述橋式電路為全橋橋式電路，所述高頻變壓器的原邊單繞組且變壓器副邊單繞組，所述整流電路為全橋整流電路，所述整流管為二極管。

進(jìn)一步地，所述橋式電路為全橋橋式電路，所述高頻變壓器的原邊單繞組且變壓器副邊單繞組，所述整流電路為全橋整流電路，所述整流管為 MOSFET（金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）。

進(jìn)一步地，所述橋式電路為全橋橋式電路，所述高頻變壓器的原邊單繞組且變壓器副邊雙繞組，所述整流電路為全波整流電路，所述整流管為二極管。