DC‑DC变换器制造技术

本申请公开了一种DC‑DC变换器，变换器包括：第一端口、第二端口、第三端口、第一开关、第二开关、第三开关、第一电容、第二电容、第三电容、第一电感、第二电感，以及开关控制器，第一开关、第二开关及第三开关均为：包括控制端、输入端及输出端的有源开关管。这样，仅使用了三个开关器件、两个电感和三个电容，输入输出共地，拓扑简单可靠，成本较低；三个端口功率可以任意流入流出，实现了任意方向能量传递；所有开关器件可以在任意功率流动方向，从空载到满载可实现全部开关管软开关，提高了变换器效率；另外，还可以得到可升降压，并高度对称且共地的正负双输出。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电源
，尤其涉及一种DC-DC变换器。
技术介绍
随着电力电子技术的高速发展，开关电源在各种电气设备中均有着广泛的应用。目前，很多应用场合都需要能够实现升降压，且能输出正负输出电压的开关电源，比如：逆变器、Class-D音频放大器、超声波医疗图像系统、±15V或±5V辅助供电电源等。传统提供正负电压输出的方式是利用具有电气隔离特性的正激(Forward)电路或者反激(Flyback)电路，共用变压器磁芯进行多输出绕组绕制变压器，从而得到了隔离的正负电压多输出变换器。但这种方式有着很大的缺点，变压器的设计大为复杂化，且各绕组间的交叉调整对变换器的性能有着很大影响。隔离变压器的使用增加了变压器的铜损和铁损，降低了变换器的效率。正激和反激需要额外的辅助电路来消除开关管的电压尖峰，增加了变换器复杂度，降低了变换器效率。有些提供正负电压输出的场合，也有使用两个非隔离开关变换器的方案，两个变换器分别输出正压和负压，消除了各输出间的交叉调整，省去了变压器，提高了变换器效率。但这种方式需要两套控制器和两套主功率电路，器件较多，成本较高。
技术实现思路
本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。本申请提供一种DC-DC变换器，包括：第一端口、第二端口、第三端口、第一开关、第二开关、第三开关、第一电容、第二电容、第三电容、第一电感、第二电感，以及开关控制器，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关均为：包括控制端、输入端及输出端的有源开关管；所述第一端口的正极连接到所述第一开关的输出端，负极分别连接到所述第一电感及地；所述第二端口的正极分别连接到所述第二电感及所述第二电容，负极分别连接到所述第二电容的与所述第二端口的正极相对的一端及地；所述第三端口的正极分别连接到所述第三电容及所述第二开关的输入端，负极分别连接到所述第三电容的与所述第三端口的正极相对的一端及地；所述开关控制器的第一输出端连接到所述第一开关的控制端，第二输出端连接到所述第二开关的控制端，第三输出端连接到所述第三开关的控制端；所述第一开关的输入端分别连接到所述第一电容、所述第二开关的输出端及所述第一电感的与所述第一端口的负极相对的一端；所述第三开关的输入端接地，输出端分别连接到所述第一电容的与所述第一开关的输入端相对的一端，及所述第二电感的与所述第二端口的正极相对的一端；所述开关控制器通过第一输出端向所述第一开关输出的第一驱动信号与所述开关控制器通过第二输出端向所述第二开关输出的第二驱动信号在忽略死区的情况下互补，所述开关控制器通过第三输出端向所述第三开关输出的第三驱动信号与所述第二驱动信号相同。进一步的，所述第一端口作为DC-DC变换器的输入端口，所述第二端口及所述第三端口作为DC-DC变换器的输出端口。进一步的，所述第一端口的正极还连接到所述开关控制器的第一反馈端；所述第二端口的正极还连接到所述开关控制器的第二反馈端；所述第三端口的正极还连接到所述开关控制器的第三反馈端。进一步的，所述第二电容与所述第三电容规格相同。进一步的，所述有源开关管为场效应管或晶体三极管。进一步的，所述DC-DC变换器应用于：逆变器、Class-D音频放大器、超声波医疗图像系统，或，±15V/±5V辅助供电电源。本申请的有益效果是：通过提供一种DC-DC变换器，变换器包括：第一端口、第二端口、第三端口、第一开关、第二开关、第三开关、第一电容、第二电容、第三电容、第一电感、第二电感，以及开关控制器，第一开关、第二开关及第三开关均为：包括控制端、输入端及输出端的有源开关管；第一端口的正极连接到第一开关的输出端，负极分别连接到第一电感及地；第二端口的正极分别连接到第二电感及第二电容，负极分别连接到第二电容的与第二端口的正极相对的一端及地；第三端口的正极分别连接到第三电容及第二开关的输入端，负极分别连接到第三电容的与第三端口的正极相对的一端及地；开关控制器的第一输出端连接到第一开关的控制端，第二输出端连接到第二开关的控制端，第三输出端连接到第三开关的控制端；第一开关的输入端分别连接到第一电容、第二开关的输出端及第一电感的与第一端口的负极相对的一端；第三开关的输入端接地，输出端分别连接到第一电容的与第一开关的输入端相对的一端，及第二电感的与第二端口的正极相对的一端；开关控制器通过第一输出端向第一开关输出的第一驱动信号与开关控制器通过第二输出端向第二开关输出的第二驱动信号在忽略死区的情况下互补，开关控制器通过第三输出端向第三开关输出的第三驱动信号与第二驱动信号相同。这样，仅使用了三个开关器件、两个电感和三个电容，输入输出共地，拓扑简单可靠，成本较低；三个端口功率可以任意流入流出，实现了任意方向能量传递；所有开关器件可以在任意功率流动方向，从空载到满载可实现全部开关管软开关，提高了变换器效率；另外，还可以得到可升降压，并高度对称且共地的正负双输出。附图说明图1为本申请实施例一的DC-DC变换器的结构示意图。图2为本申请实施例一中第一驱动信号、第二驱动信号及第三驱动信号对应关系示意图。图3为本申请实施例一中第一开关漏源电压和流入漏极的电流的仿真波形。图4为本申请实施例一中第二开关漏源电压和流入漏极的电流的仿真波形。图5为本申请实施例一中第三开关漏源电压和流入漏极的电流的仿真波形。图6为本申请实施例一中第一端口的输入电压、第二端口的输出电压及第三端口的输出电压的仿真波形。具体实施方式下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC‑DC变换器，其特征在于，包括：第一端口、第二端口、第三端口、第一开关、第二开关、第三开关、第一电容、第二电容、第三电容、第一电感、第二电感，以及开关控制器，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关均为：包括控制端、输入端及输出端的有源开关管；所述第一端口的正极连接到所述第一开关的输出端，负极分别连接到所述第一电感及地；所述第二端口的正极分别连接到所述第二电感及所述第二电容，负极分别连接到所述第二电容的与所述第二端口的正极相对的一端及地；所述第三端口的正极分别连接到所述第三电容及所述第二开关的输入端，负极分别连接到所述第三电容的与所述第三端口的正极相对的一端及地；所述开关控制器的第一输出端连接到所述第一开关的控制端，第二输出端连接到所述第二开关的控制端，第三输出端连接到所述第三开关的控制端；所述第一开关的输入端分别连接到所述第一电容、所述第二开关的输出端及所述第一电感的与所述第一端口的负极相对的一端；所述第三开关的输入端接地，输出端分别连接到所述第一电容的与所述第一开关的输入端相对的一端，及所述第二电感的与所述第二端口的正极相对的一端；所述开关控制器通过第一输出端向所述第一开关输出的第一驱动信号与所述开关控制器通过第二输出端向所述第二开关输出的第二驱动信号在忽略死区的情况下互补，所述开关控制器通过第三输出端向所述第三开关输出的第三驱动信号与所述第二驱动信号相同。...

【技术特征摘要】
1.一种DC-DC变换器，其特征在于，包括：第一端口、第二端口、第三端口、第一开关、第二开关、第三开关、第一电容、第二电容、第三电容、第一电感、第二电感，以及开关控制器，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关均为：包括控制端、输入端及输出端的有源开关管；所述第一端口的正极连接到所述第一开关的输出端，负极分别连接到所述第一电感及地；所述第二端口的正极分别连接到所述第二电感及所述第二电容，负极分别连接到所述第二电容的与所述第二端口的正极相对的一端及地；所述第三端口的正极分别连接到所述第三电容及所述第二开关的输入端，负极分别连接到所述第三电容的与所述第三端口的正极相对的一端及地；所述开关控制器的第一输出端连接到所述第一开关的控制端，第二输出端连接到所述第二开关的控制端，第三输出端连接到所述第三开关的控制端；所述第一开关的输入端分别连接到所述第一电容、所述第二开关的输出端及所述第一电感的与所述第一端口的负极相对的一端；所述第三开关的输入端接地，输出端分别连接到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周翔，陈学健，许建平，
申请(专利权)人：广东锐顶电力技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44