[發(fā)明專利]一種混合調(diào)制雙輸出DC-DC變換器及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110864498.6
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113489339A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張正
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳萬正芯源有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M3/156;H02M1/088
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51245
• 代理人: 崔建中

一種混合調(diào)制雙輸出DC?DC變換器及其控制方法。變換器包括飛跨電容C₁、三電平橋臂、飛跨電容C₂、半橋橋臂、第一路輸出整流濾波電路、隔直電容、高頻隔離變壓器、第二路輸出整流及濾波電路。可采用的控制方法為：第一開關(guān)管的驅(qū)動信號占空比為0.5；第三開關(guān)管的驅(qū)動信號與第一開關(guān)管的驅(qū)動信號相同；第二開關(guān)管和第四開關(guān)管的驅(qū)動信號與第一開關(guān)管的驅(qū)動信號互補(bǔ)；第六開關(guān)管的驅(qū)動信號占空比也為0.5且其相位滯后于第一開關(guān)管的驅(qū)動信號的相位，滯后角度為Φ，0≤Φ≤180°；第五開關(guān)管的驅(qū)動信號與第六開關(guān)管的驅(qū)動信號互補(bǔ)。本發(fā)明具備雙路輸出功能，磁性元件少，有利于提高功率密度。兩路輸出均適合工作在高降壓比應(yīng)用場合，轉(zhuǎn)換效率高，不存在交叉調(diào)整率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種混合調(diào)制雙輸出DC-DC變換器及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著電動汽車技術(shù)、車載電源技術(shù)、通訊電源和電力電子系統(tǒng)等的發(fā)展，許多新型用電設(shè)備所需的供電要求越來越高，有時需要使用兩路甚至多路低壓直流電源對輔助系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等進(jìn)行供電。例如電動汽車上，在對動力電池進(jìn)行充電的同時，往往還要對汽車的輔助系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行供電。最簡單的方法是，對這些用電設(shè)備采用兩套或者多套獨(dú)立的供電電源進(jìn)行供電，但這不但增大了系統(tǒng)成本與體積，也不利于整機(jī)供電系統(tǒng)的集成化。也有一些供電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)雙路或者多路輸出，但是這些輸出并不相互獨(dú)立，不僅不能實現(xiàn)對各路輸出的高效控制，各路輸出之間還存在交叉調(diào)整率的問題，即往往在調(diào)節(jié)主控一路的輸出時，其它路的輸出也會不可避免地受影響。

也有方案能夠?qū)崿F(xiàn)兩路輸出的獨(dú)立控制，如CN108365760 A的專利申請，公開了一種混合調(diào)制隔離型雙路輸出DC-DC變換器。該拓?fù)浒ǎ阂粋€輸入電源；兩個并聯(lián)半橋LLC諧振電路，采用調(diào)頻方式LLC變換器的輸出電壓；一個移相全橋電路，連接在并聯(lián)半橋LLC諧振電路的兩個橋臂之間，調(diào)節(jié)兩個橋臂間的相位方式移相直流輸出電壓，副邊為全波整流電路結(jié)構(gòu)關(guān)斷雙路輸入。該技術(shù)使用和調(diào)頻和移相兩種控制手段，能夠?qū)崿F(xiàn)兩路輸出的獨(dú)立控制，并且兩路輸出電氣隔離，不再存在兩路輸出中存在交叉調(diào)整率等問題。但是該解決方案存在如下不足：由于使用了兩個諧振網(wǎng)絡(luò)和兩個高頻變壓器，故一共包含了四個磁性元件，而磁性元件的數(shù)量過多，往往會導(dǎo)致整個系統(tǒng)體積龐大，不利于提高功率密度；其次，當(dāng)變換器工作于高降壓比的應(yīng)用場合時，如通信電源中的48V轉(zhuǎn)1V系統(tǒng)，對該方案中的兩路輸出存在著變壓器繞組匝數(shù)過多的問題，而變壓器匝數(shù)的增加不僅僅會使得變壓器損耗上升，還會進(jìn)一步增大磁性元件體積；其次，在此類工作場合下，LLC諧振變換器往往工作于過諧振狀態(tài)，會進(jìn)一步降低諧振變換器所在支路輸出的效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種混合調(diào)制雙輸出DC-DC變換器及其控制方法。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下：

一種混合調(diào)制雙輸出DC-DC變換器，包括依次串聯(lián)的第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管，第一開關(guān)管的漏極連接到電源，第四開關(guān)管的源極接地；第一飛跨電容跨接在第一開關(guān)管和第三開關(guān)管的源極，第二飛跨電容跨接在第二開關(guān)管和第四開關(guān)管的源極；第五開關(guān)管的漏極連接到第三開關(guān)管的漏極，第五開關(guān)管的源極連接到第六開關(guān)管的漏極，第六開關(guān)管的源極連接到第四開關(guān)管的源極；還包括第一輸出支路和第二輸出支路；所述第一輸出支路包括濾波電感和輸出電容；濾波電感的一端連接到第三開關(guān)管的源極，另一端連接到第一負(fù)載；輸出電容并聯(lián)到第一負(fù)載；所述第二輸出支路包括依次連接的隔直電容、高頻隔離變壓器和整流及濾波電路；隔直電容的輸入端連接到第三開關(guān)管的源極，輸出端連接到高頻隔離變壓器初極的一端，高頻隔離變壓器初極的另一端連接到第五開關(guān)管的源極。