[發(fā)明專利]一種DC-DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111181506.3
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113691141A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高博;陳顯平
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶平創(chuàng)半導(dǎo)體研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/32;H02M1/38;H02M1/14
• 代理公司: 重慶強大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 趙玉乾

本發(fā)明涉及汽車電源變壓技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種DC?DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)，包括原邊電路、第一變壓器、第二變壓器和副邊電路；原邊電路包括直流電源、輸入電容、前級全橋電路和原邊直流穩(wěn)壓電容；前級全橋電路，包括第一相半橋電路、第二相半橋電路和第三相半橋電路；半橋電路包括并聯(lián)有反向二極管的功率開關(guān)管；第一變壓器與第二變壓器并聯(lián)；第一相半橋電路與所述第一變壓器的原邊上側(cè)連接；第一相半橋電路與第一變壓器間串聯(lián)有第一電感；原邊直流穩(wěn)壓電容的另一側(cè)與第一變壓器的原邊下側(cè)及第二變壓器的原邊上側(cè)連接；第三相半橋電路與所述第二變壓器間串聯(lián)有第二電感。能夠減小半橋電路切換開關(guān)時的損耗；減少了電路中所需的功率開關(guān)管數(shù)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車電源變壓技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種DC-DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近年來，能源短缺問題不斷加劇，為了順應(yīng)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，緩解燃油汽車的排放污染問題，電動汽車的發(fā)展已經(jīng)成為了當(dāng)下的研究熱點。電動汽車的核心動力來源為動力電池，一般采用單體鋰電池串并聯(lián)的方式來滿足輸出電壓和輸出容量的需求。但是，由于單體鋰電池的充放電電壓范圍與汽車實際工作時所需達到的電壓范圍存在較大的差異，如音響、智能語音等低壓12V設(shè)備與電池48V輸出不匹配,所以在實際運用中，需要一個適配寬范圍輸入輸出的DC-DC變換器?，F(xiàn)有的DC-DC變換器達到了輸入輸出范圍寬的技術(shù)效果，但電路中電能損耗較高，不利于汽車動力電池的續(xù)航。且現(xiàn)有的DC-DC變換器電路中，使用多個變壓器對電壓范圍進行改變時，需要對每個變壓器適配相應(yīng)的功率開關(guān)管，所需的功率開關(guān)管數(shù)量較多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種DC-DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)，能夠減小半橋電路切換開關(guān)時的損耗；減少了電路中所需的功率開關(guān)管數(shù)量。

本發(fā)明提供的基礎(chǔ)方案：

一種DC-DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)，包括原邊電路、第一變壓器、第二變壓器和副邊電路；

所述原邊電路包括直流電源、輸入電容、前級全橋電路和原邊直流穩(wěn)壓電容；

所述輸入電容與所述直流電源并聯(lián)；

所述前級全橋電路，包括第一相半橋電路、第二相半橋電路和第三相半橋電路；

所述半橋電路包括兩個功率開關(guān)管，所述功率開關(guān)管并聯(lián)有反向二極管；

所述第一變壓器與所述第二變壓器并聯(lián)；

所述第一相半橋電路與所述第一變壓器的原邊上側(cè)連接；所述第一相半橋電路與所述第一變壓器間串聯(lián)有第一電感；

所述原邊直流穩(wěn)壓電容的一側(cè)與第二相半橋電路連接；所述原邊直流穩(wěn)壓電容的另一側(cè)與所述第一變壓器的原邊下側(cè)及所述第二變壓器的原邊上側(cè)連接；

所述第三相半橋電路與所述第二變壓器的原邊下側(cè)連接；所述第三相半橋電路與所述第二變壓器間串聯(lián)有第二電感；

所述第一變壓器、第二變壓器均與所述副邊電路連接；

所述副邊電路包括用電器。

本發(fā)明的原理及優(yōu)點在于：首先，與功率開關(guān)管并聯(lián)的反向二極管可以在半橋電路切換開關(guān)時，實現(xiàn)續(xù)流回路，其次，第一電感與第二電感可以起到調(diào)壓的作用，反向二極管與電感的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)零電壓軟開關(guān)，從而減小半橋電路切換開關(guān)時的損耗。輸入電容可以隔離因開關(guān)不同步引起的直流偏置，從而防止變壓器的磁芯的飽和，其原理在于，電容的作用為通交流阻斷直流，所以直流在該條電路中無法通過，而假如流入變壓器的電流有直流成分即直流偏置，就很容易達到磁飽和，從而不利于變壓器的使用。本方案中采用的并聯(lián)方式，使第一變壓器和第二變壓器能夠公用輸入電容所在電路，從而減少了電路中所需的功率開關(guān)管數(shù)量同時實現(xiàn)了高降壓增益，無需多級串聯(lián)，降低了成本。

進一步，所述功率開關(guān)管工作過程中，在CCM模式和DCM模式間切換；當(dāng)功率開關(guān)管在CCM模式中達到最大輸出電壓時，切換為DCM模式。