用于获得恒定输出电压的改进的DC‑DC变压装置制造方法及图纸

本发明专利技术描述了用于获得恒定输出电压的改进的DC‑DC变压装置。在本发明专利技术的实施例中，改进的DC‑DC变压装置包括：直流电压源，输出直流电源电压；主电路，用于将输入电压转换成具有设定值的输出电压；辅助电路，其耦合至所述直流电压源，用于在所述输入电压波动超出预定范围时耦合至所述主电路，以使得输出电压保持在所述具有设定值的输出电压。本发明专利技术还描述了其他实施例。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及DC-DC变压装置，尤其涉及用于通过辅助电路获得恒定输出电压的改进的DC-DC变压装置。
技术介绍
DC/DC(直流-直流)转换装置是一种将直流输入电压有效地转换成恒定的直流输出电压的电压变换器，这些变压器的示例包括诸如桥式电路、Bulk、Boost等等。也就是说，通过使用这些变压电路，能够从较大的非稳定输入直流(DC)电源或交流(AC)电源处经由转换获得期望的恒定输出电压。在操作过程中，非稳定的输入直流电源的输入电压值往往会上下波动，如果波动范围越小，则上述变压电路的效率就越高(即电路的损耗更低)。因此，为了获得高效的变压电路，其增益范围往往需要设计得更小。然而，如果输入电源的电压波动范围较大，则无法直接应用高效的变压电路，因为当前高效的变压电路通常有着较小的增益范围。为了实现能够直接应用于电压波动范围较大的输入电源的高效变压电路，通常在变压电路与电源之间设置辅助变压电路。在变压电路的输入电压范围超出预定范围时，辅助变压电路可将该较宽的输入电压范围缩小，以适应变压电路。例如，假设变压电路的预定输入电压范围为24～36V。如果输入电压为12～48V，那么就超出了预定输入范围。在这种情况下，通常由辅助变压电路先将输入电压的宽度降低至24～36V，然后在施加于上述变压电路的输入端。再例如，中国专利(CN200780051915.3)提供了一种DC/DC转换器，其包括：前置调节器级，其可以包括Buck转换器；以及后置转换器级，其可以包含电荷泵。由从前置调节器级或后置转换器级的输出端子延伸的反馈路径来控制该前置调节器级的占空因子。取决于占空因子，前置调节器以一可变的数量来对输入DC电压进行降压，并且后置转换器以正或负的整数或分数值来对前置调节器的输出处的电压进行升压或降压。然而，这样的设计会带来其他问题。例如，不管输入电压是落在预定范围内还是超出了预定范围，耦合到主电路的辅助变压电路由于前置于后面的变压电路，其都一直处于工作状态，并由此消耗能量。也就是说，在无需使用辅助变压电路的情形(例如，输入电路落在预定范围内)中，设置在主电路与电源之间的辅助变压电路也不可避免地消耗能量。可见，这样的设计并没有很好的提高电路的整体效率，因为前置的辅助变压电路在将输入电压范围缩小的同时也会带来损耗，那么因增益范围设计得更小而给变压电路带来的好处(损耗减小)也因此被抵消。
技术实现思路
本专利技术第一方面涉及一种DC-DC变压装置，包括：直流电压源，输出直流电源电压；主电路，用于将输入电压转换成具有设定值的输出电压；辅助电路，其耦合至所述直流电压源，用于在所述输入电压波动超出预定范围时耦合至所述主电路，以使得输出电压保持在所述具有设定值的输出电压。在所述输入电压超出所述预定范围时，将所述辅助电路耦合至与所述主电路包括将所述辅助电路耦合至所述主电路的输入端。在所述输入电压超出所述预定范围时，将所述辅助电路耦合至所述主电路包括将所述辅助电路耦合至所述主电路的输出端。所述输入电压波动的额定上限等于所述预定范围的上限。所述输入电压波动额定范围超出所述预定范围的值小于所述预定范围的上限与下限的差值。所述DC-DC变压装置还包括第一储能电路和第二储能电路，所述辅助电路的两个输出端与所述第二储能电路的两个端子电连接，所述第一储能电路的两端与所述直流电压源的输出端连接，并且其中当所述辅助电路被耦合至主电路时，所述辅助电路对所述第二储能电路充电，并且存储在所述第二储能电路中的能量随后将经由所述主电路传输至负载。所述DC-DC变压装置还包括第一储能电路和第二储能电路，所述辅助电路的两个输出端与第二储能电路的两个端子电连接，所述第一储能电路的两端与主电路的输出端连接，并且其中当所述辅助电路被耦合至主电路时，所述第二储能电路对负载输出端提供额外的补充电压。在所述DC-DC变压装置中，所述第一储能电路和所述第二储能电路是电容。所述DC-DC变压装置还包括控制器，所述控制器控制所述主电路和辅助电路对第二储能电路的充电或放电，并且其中所述控制器控制辅助电路对所述第二储能电路充电时，所述主电路不对第二储能电路放电，或者所述控制器控制辅助电路对所述第二储能电路充电时，所述主电路不对第二储能电路充电。所述DC-DC变压装置还包括与所述第二储能电路并联的开关，当所述输入电压未超出所述预定范围时，所述开关导通。在所述DC-DC变压装置中，所述预定范围的下限包括第一阈值和第二阈值，并且当所述输入电压高于所述第一阈值时，将所述辅助电路耦合至所述主电路，而当所述输入电压低于所述第二阈值时，将所述辅助电路与所述主电路断开。所述辅助电路包括辅助变压器和辅助开关，其中所述变压器与所述辅助开关串联连接到所述直流电压源的两个输出端。在所述DC-DC变压装置中，所述主电路包括半桥LLC电路，所述半桥LLC电路包括主变压器。本专利技术第二方面涉及一种用于控制DC-DC变压装置以输出恒定电压的方法，所述DC-DC变压装置包括主电路和辅助电路，所述方法包括：检测输入电压；判断检测到的输入电压是否落在预定范围内；如果所述检测到的输入电压落在预定范围内，则通过控制开关将所述辅助电路耦合至所述主电路。所述方法包括将所述辅助电路耦合至所述主电路包括将所述辅助电路耦合至所述主电路的输入端。所述方法包括将所述辅助电路耦合至所述主电路包括将所述辅助电路耦合至所述主电路的输出端。所述主电路包括半桥LLC电路。所述辅助电路包括辅助变压器以及第一辅助开关。所述方法还包括当所述第一辅助开关以一定频率导通和断开时，所述辅助电路被耦合至所述主电路，而当所述第一辅助开关断开时，所述辅助电路不被耦合至所述主电路。所述DC-DC变压装置还包括第一储能电路(C1)和第二储能电路(C2)，所述辅助电路的两个输出端与所述第二储能电路的两个端子电连接，所述第一储能电路的两端与直流电压源的输出端连接，并且其中当所述辅助电路被耦合至主电路时，所述辅助电路对所述第二储能电路充电，并且存储在所述第二储能电路中的能量随后将经由所述主电路传输至负载。所述DC-DC变压装置还包括第一储能电路(C1)和第二储能电路(C2)，所述辅助电路的两个输出端与第二储能电路的两个端子电连接，所述第一储能电路的两端与主电路的输出端连接，并且其中当所述辅助电路被耦合至主电路时，所述第二储能电路对负载输出端提供额外的补充电压。所述方法还包括与所述第二储能电路并联的开关，当所述输入电压未超出所述预定范围时，所述开关导通。所述方法还包括使用所述控制器来控制所述主电路和辅助电路对第二储能电路的充电或放电，包括使用所述控制器来控制辅助电路对所述第二储能电路充电时，所述主电路不对第二储能电路放电，或者使用所述控制器来控制辅助电路对所述第二储能电路充电时，所述主电路不对第二储能电路充电。附图说明为了提供本公开及其特征和优点的更完整的理解，结合附图参照以下描述，其中相同的参考标号表示相同的部分，在附图中：图1例示了根据本专利技术实施例的DC-DC变压装置的电路图。图2例示了图1中所示的辅助电路在进行能量输出时的电流波形图以及第二电路部分中的储能电路C1向负载端进行能量输出时的电流的波形图。图3例示了根据本专利技术另一实施例的DC-DC变压装置的电路图。图4例示了根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC‑DC变压装置，包括：直流电压源，输出直流电源电压；主电路，用于将输入电压转换成具有设定值的输出电压；辅助电路，其耦合至所述直流电压源，用于在所述输入电压波动超出预定范围时耦合至所述主电路，以使得输出电压保持在所述具有设定值的输出电压。

【技术特征摘要】
2015.09.30 CN 201510640567X1.一种DC-DC变压装置，包括：直流电压源，输出直流电源电压；主电路，用于将输入电压转换成具有设定值的输出电压；辅助电路，其耦合至所述直流电压源，用于在所述输入电压波动超出预定范围时耦合至所述主电路，以使得输出电压保持在所述具有设定值的输出电压。2.如权利要求1所述的DC-DC变压装置，其特征在于，在所述输入电压超出所述预定范围时，将所述辅助电路耦合至与所述主电路包括将所述辅助电路耦合至所述主电路的输入端。3.如权利要求1所述的DC-DC变压装置，其特征在于，在所述输入电压超出所述预定范围时，将所述辅助电路耦合至所述主电路包括将所述辅助电路耦合至所述主电路的输出端。4.如权利要求1所述的DC-DC变压装置，其特征在于，所述输入电压波动的额定上限等于所述预定范围的上限。5.如权利要求1所述的DC-DC变压装置，其特征在于，所述输入电压波动额定范围超出所述预定范围的值小于所述预定范围的上限与下限的差值。6.如权利要求2所述的DC-DC变压装置，其特征在于，还包括第一储能电路和第二储能电路，所述辅助电路的两个输出端与所述第二储能电路的两个端子电连接，所述第一储能电路的两端与所述直流电压源的输出端连接，并且其中当所述辅助电路被耦合至主电路时，所述辅助电路对所述第二储能电路充电，并且存储在所述第二储能电路中的能量随后将经由所述主电路传输至负载。7.如权利要求3所述的DC-DC变压装置，其特征在于，还包括第一储能电路和第二储能电路，所述辅助电路的两个输出端与第二储能电路的两个端子电连接，所述第一储能电路的两端与主电路的输出端连接，并且其中当所述辅助电路被耦合至主电路时，所述第二储能电路对负载输出端提供额外的补充电压。8.如权利要求6至7中的任一项所述的DC-DC变压装置，其特征在于，所述第一储能电路和所述第二储能电路是电容。9.如权利要求8所述的DC-DC变压装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器控制所述主电路和辅助电路对第二储能电路的充电或放电，并且其中所述控制器控制辅助电路对所述第二储能电路充电时，所述主电路不对第二储能电路放电，或者所述控制器控制辅助电路对所述第二储能电路充电时，所述主电路不对第二储能电路充电。10.如权利要求8所述的DC-DC变压装置，其特征在于，还包括与所述第二储能电路并联的开关，当所述输入电压未超出所述预定范围时，所述开关导通。11.如权利要求4所述的DC-DC变压装置，其特征在于，所述预定范围的下限包括第一阈值和第二阈值，并且当所述输入电压高于所述第一阈值时，将所述辅助电路耦合至所述主电路，而当所述输入电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：代佳乐，曹宇，王可志，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP