一种DC-DC变换器制造技术

本实用新型专利技术提供一种DC-DC变换器，包括依次连接的一级升压部、中间电容和二级升压部；一级升压部包括第一输入电感，与输入电源连接；第一二极管，与所述第一输入电感连接；第一功率开关管，其集电极连接于所述第一输入电感的负极，发射极连接输入电源的负极；二级升压部包括第二输入电感，与第一二极管的负极连接；第二二极管，与第二输入电感连接；第二功率开关管，其集电极连接于第二输入电感的负极，发射极连接输入电源的负极；中间电容，其正极与第一输入电感的负极连接，其负极与第二二极管的负极连接。由上，二级放大可达到高达十倍到十五倍的电压变比，由于中间电容的加入，使得二级放大的占空比减小，从而增大电压变比，减小损耗。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种DC-DC变换器。
技术介绍
燃料电池车动力系统中常需要一个大功率DC-DC变换器将燃料电池与动力驱动系统及能量存储系统连接以实现功率调节。所述DC-DC变换器是指在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。综合分析现有DC-DC变换器结构，非隔离升压变换器(Boost变换器，后文统一称为Boost变换器)结构简洁、效率较高、输入电流连续，非常适用于燃料电池车功率调节。BOOST变换器的占空比越小，效率越高。所以为了获得更高的效率和减小因为损耗而带来的温升过大，BOOST变换器的占空比不宜过大，传统的BOOST变换器工程应用中极限占空比要小于0.9，而当占空比达到0.8以上时损耗会特别大，一般也很少会达到这个值。因此，BOOST变换器的升压比是十分有限的，而一般车载燃料电池的升压电路一般要求有大变比，例如要求输入电压50V-120V之间，输出额定电压为550V，额定功率30kW，电压变比最高可达11，如果采用BOOST变换器，其占空比理论需要达到0.91，而实际中可能还略高于0.91，这对于BOOST变换器而言，已经超过了工程应用极限。
技术实现思路
本申请提供一种DC-DC变换器，包括依次连接的一级升压部、中间电容和二级升压部；所述一级升压部包括：第一输入电感，与输入电源连接；第一二极管，与所述第一输入电感连接；第一功率开关管，其集电极连接于所述第一输入电感的负极，发射极连接输入电源的负极，基极连接于外部控制器；二级升压部包括：第二输入电感，与所述第一二极管的负极连接；第二二极管，与所述第二输入电感连接；第二功率开关管，其集电极连接于第二输入电感的负极，发射极连接输入电源的负极，基极连接于外部控制器；中间电容，其正极与所述第一输入电感的负极连接，其负极与所述第二二极管的负极连接。由上，过二级放大可达到高达十倍到十五倍的电压变比，由于中间电容的加入，使得二级放大的占空比减小，电容和两级升压部同时给输出提供电流，这样就增大了电压变比，减小了损耗。可选的，所述一级升压部还包括滤波电容，一端与所述第一二极管的负极连接，另一端连接电端的负极。可选的，其特征在于，还包括滤波部，对中间电容和二级升压部的输出进行滤波处理。可选的，所述滤波部包括：第三二极管，与所述第二二极管的负极连接；第一电容，其正极与所述第三二极管的负极连接，负极连接输入电源的负极；第三电感，与所述第三二极管的负极连接；第二电容，其正极与所述第三电感的负极连接，负极连接输入电源的负极。由上，第一电容采用大的稳压电容，第三电感电感和电容采用小电感值和小电容值，只要保证截止频率足够小，可以滤除高频纹波。附图说明图1为DC-DC变换器的电路原理图；图2中(A)～(D)为DC-DC变换器在一个工作周期内的工作原理示意图；图3为外部控制器对于DC-DC变换器的控制流程图。具体实施方式下面结合附图详细说明本技术提供的DC-DC变换器，包括一级升压部、二级升压部，以及连接在两级升压部之间的中间电容组成。通过二级放大可达到高达十倍到十五倍的电压变比，由于电容的加入，使得二级放大的占空比减小，电容和两级升压部同时给输出提供电流，这样就增大了电压变比，减小了损耗。另外，采用较少功率器件实现DC-DC的变换，随着功率器件损耗的减少，散热和温升的压力也会减小，这就意味着散热片和体积可以进一步减小。如图1所示，一级升压部包括：第一输入电感Lf1，与输入电源Uin连接；第一二极管D1，与所述第一输入电感Lf1连接；第一输出滤波电容C1，一端与所述第一二极管D1的负极连接，另一端连接电端Uin的负极；第一功率开关管IGBT1，其集电极连接于所述第一输入电感的负极，发射极连接输入电源Uin的负极，基极连接于外部控制器(未图示)。所述第一功率开关管IGBT1的上桥臂连接续流二极管。所述第一功率开关管IGBT1用于依据外部控制器的控制指令调节占空比，从而控制一级升压部的输出电压。二级升压部包括：第二输入电感Lf2，与所述第一二极管D1的负极连接；第二二极管D2，与所述第二输入电感Lf2连接；第二功率开关管IGBT2，其集电极连接于第二输入电感Lf2的负极，发射极连接输入电源Uin的负极，基极连接于所述外部控制器。所述第二功率开关管IGBT2的上桥臂连接续流二极管。所述第二功率开关管IGBT2用于依据外部控制器的控制指令调节占空比，从而控制二级升压部的输出电压。中间电容C2，其正极与所述第一输入电感Lf1的负极连接，其负极与所述第二二极管D2的负极连接。较佳的，还包括滤波部，用于对一级、二级升压部以及电容的输出进行滤波。所述滤波部包括：第三二极管D3，与所述第二二极管D2的负极连接；第一电容C3，其正极与所述第三二极管D3的负极连接，负极连接输入电源Uin的负极；第三电感Lf3，与所述第三二极管D3的负极连接；第二电容C4，其正极与所述第三电感Lf3的负极连接，负极连接输入电源Uin的负极。电路中的输出负载为R。如图2所示，本技术所述DC-DC变换器的工作原理示意图，外部控制器对于第一功率开关管IGBT1和第二功率开关管IGBT2的控制方式采用PI控制，分两级单独控制，由于第一功率开关管IGBT1和第二功率开关管IGBT2的占空比的时序决定了整个电路的工作状态，因此在一个开关周期内采用第一、第二功率开关管同时开通，第二功率开关管先关断，第一功率开关管再关断，最后二者都处于关断状态的工作流程。图中“箭头”表示电流流向，“X”表示断路。如图2(A)所示为第一功率开关管IGBT1和第二功率开关管IGBT2均开启的状态下的工作原理。此时输入电源Uin给第一输入电感Lf1补充能量，中间电容C2给第二输入电感Lf2补充能量。负载R的供能由第一电容C3和第二电容C4提供，第一、第二输入电感的电流增加，第一、第二功率开关管的电流增加，中间电容C2上面没有电流流过。如图2(B)所示为第一功率开关管IGBT1开启、第二功率开关管IGBT2关断的状态下的工作原理。此时输入电源Uin给第一输入电感Lf1补充能量，第二输入电感Lf2的能量通过中间电容C2和第一功率开关管IGBT1提供。第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC‑DC变换器，其特征在于，包括依次连接的一级升压部、中间电容和二级升压部；所述一级升压部包括：第一输入电感，与输入电源连接；第一二极管，与所述第一输入电感连接；第一功率开关管，其集电极连接于所述第一输入电感的负极，发射极连接输入电源的负极，基极连接于外部控制器；二级升压部包括：第二输入电感，与所述第一二极管的负极连接；第二二极管，与所述第二输入电感连接；第二功率开关管，其集电极连接于第二输入电感的负极，发射极连接输入电源的负极，基极连接于外部控制器；中间电容，其正极与所述第一输入电感的负极连接，其负极与所述第二二极管的负极连接。

【技术特征摘要】
1.一种DC-DC变换器，其特征在于，包括依次连接的一级升压
部、中间电容和二级升压部；
所述一级升压部包括：
第一输入电感，与输入电源连接；
第一二极管，与所述第一输入电感连接；
第一功率开关管，其集电极连接于所述第一输入电感的负极，发
射极连接输入电源的负极，基极连接于外部控制器；
二级升压部包括：
第二输入电感，与所述第一二极管的负极连接；
第二二极管，与所述第二输入电感连接；
第二功率开关管，其集电极连接于第二输入电感的负极，发射极
连接输入电源的负极，基极连接于外部控制器；
中间电容，其正极与所述第一输入电感的负极连接，其负极与所
述第二二极管的负极连...

【专利技术属性】
技术研发人员：金浩，牛斌，王令辉，李德鹏，刘文洲，
申请(专利权)人：武汉合康动力技术有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42