DC/DC转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术的DC/DC转换装置(10)具有：输出直流电源电压的直流电压源(V1)；与直流电压源V1电连接，且设置有串联连接的电感器和电容器的振荡电路(2)；多个开关元件Q1～Q4；开关控制部(6)，通过以设定的工作频率来切换多个开关元件的闭合和断开，可使直流电压源(V1)与振荡电路(2)的电连接导通或断开，且可使施加于振荡电路(2)上的电压的方向在每个工作周期内切换；变换部(4)，将振荡电路(2)中产生的电流输出并转换成直流电流，且设置有变压器(3)，变压器(3)的原边与振荡电路(2)串联连接；以及短路电路(7)，短路电路(7)的两端与变压器(3)的原边、电感器(Lr)及电容器(Cr)中的至少一个并联连接，开关控制部(6)至少在一个工作周期内，导通或者断开短路电路(7)，调整使短路电路(7)工作的短路占空比，根据短路占空比使与短路电路(7)并联连接的变压器(3)的原边、电感器(Lr)及电容器(Cr)中的至少一个短路，从而调整DC/DC转换装置(10)的增益。

【技术实现步骤摘要】
DC/DC转换装置
本专利技术涉及一种采用了LLC全桥电路的DC/DC转换装置，特别涉及一种在不改变开关元件的工作频率的情况下能够降低增益的DC/DC转换装置。
技术介绍
在现有技术中，开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关闭合和断开的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，其中，DC/DC转换装置即直流-直流转换电路是一种将直流输入电压有效地转换成固定的直流输出电压的电压变换器。一般而言，DC/DC转换装置分为三类：升压型DC/DC变换器、降压型DC/DC变换器以及升降压型DC/DC变换器，根据需求可采用三类控制。具体而言，利用电容器、电感器的储能的特性，通过可控开关(MOSFET等)进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容器或电感器里，当开关断开时，将电能再释放给负载来提供能量。其输出的功率或电压的能力与占空比、即开关导通时间与整个开关的周期的比值有关。图11示出了现有的一种采用了LLC全桥电路的DC/DC转换装置100。如图11所示，DC/DC转换装置100具有：直流电压源V10，4个开关元件Q1～Q4，由电感器Lr和电容器Cr构成的振荡电路20，以及由变压器30和整流电路构成的变换部40。在该DC/DC转换装置100中，通过控制各个开关元件Q1～Q4的导通和断开，从而控制从变压器30的原边Tr1向副边Tr2所传输的能量。目前，为了获得特定的稳定直流电源，通常通过变压电路、例如桥式电路、Bulk、Boost等，从更大的非稳定的输入直流电源或交流电源处转换来获得。然而，由于上述变压电路的输出电压要求恒定，因此通常需要根据某些环境变化而调整变压电路的增益。例如，若输出端所连接的负载变小，在增益保持不变的情况下，输出电流会增加，在此情况下，为了防止电流过大，需要使增益减小。目前，在DC/DC转换装置的领域中，调整增益的方法有如下两种。第一，调整开关元件的工作频率fs。如图12所示的那样，在开关元件的工作频率fs大于谐振频率fr时，增益G随着开关元件的工作频率fs的增大而减小，利用这一关系可以调整DC/DC转换装置的增益。专利文献1(申请号CN200510116967.7)中公开的开关电源用控制装置和开关电源正是通过提高开关频率的方法来降低增益的。第二，调整DC/DC转换装置的输出功率的占空比。由于DC/DC转换装置的增益与输出功率成正比，因此通过减小DC/DC转换装置的输出功率的占空比，利用这一关系同样也可以调整DC/DC转换装置的增益。在专利文献2(申请号CN201110394250.4)中公开了一种直流-直流转换器、电力变换器及其控制方法。当负载的状态为轻载或空载时，控制单元以一个打嗝模式来控制矩形波发生器，进而减小工作期间/停止期间的比例。藉由上述方式减小工作期间/停止期间的比例，或逐次减少该工作期间内相对于该驱动脉冲的占空比为50％时的该驱动脉冲的数量，使得能量传输时间的比率减小，从而提高轻载时的效率。专利文献1:中国专利申请，申请号CN200510116967.7；专利文献2:中国专利申请，申请号CN201110394250.4。
技术实现思路
专利技术所要解决的问题在上述专利文献1中，在提高开关元件的工作频率fs时，因开关频繁切换必然会导致开关损耗的增加。因此，若仅通过提高开关元件的工作频率fs来降低增益，会导致开关元件的损耗增大，从而会降低转换效率。在上述专利文献2中，其技术方案通过对各个开关的占空比进行调整来调整增益以适应特定的运行环境(如轻载、空载等)。上述方法由于参数的设置较为复杂，且适用范围也受到一定限制，在某些特定的条件下并不一定能获得最佳效率。用于解决技术问题的技术手段本专利技术是为了解决上述问题而设计的，其目的在于提供一种DC/DC转换装置，能够在至少一个工作周期内减小输出端上流经的输出电流Itr的总量，从而根据需要来降低DC/DC转换装置的增益。本专利技术第一方面所涉及的DC/DC转换装置，具有：直流电压源，输出直流电源电压；振荡电路，与所述直流电压源电连接，且设置有串联连接的电感器和电容器；多个开关元件；开关控制部，通过以设定的工作频率来切换所述多个开关元件的闭合和断开，可使所述直流电压源与所述振荡电路的电连接导通或断开，且可使施加于所述振荡电路上的电压的方向在每个工作周期内切换；变换部，将所述振荡电路中产生的电流输出并转换成直流电流，且设置有变压器，所述变压器的原边与所述振荡电路串联连接；以及短路电路，所述短路电路的两端与所述变压器的原边、所述电感器及所述电容器中的至少一个并联连接，所述开关控制部至少在一个所述工作周期内，导通或者断开所述短路电路，调整使所述短路电路工作的短路占空比，根据所述短路占空比使与所述短路电路并联连接的所述变压器的原边、所述电感器及所述电容器中的至少一个短路，从而调整所述DC/DC转换装置的增益。本专利技术第二方面所涉及的DC/DC转换装置，所述短路电路与所述变压器的原边并联连接。本专利技术第三方面所涉及的DC/DC转换装置，所述短路电路与所述电感器并联连接。本专利技术第四方面所涉及的DC/DC转换装置，还具有电压检测部，所述电压检测部与所述DC/DC转换装置的输出端相连接，所述开关控制部根据所述电压检测部所检测到的输出电压来调整所述短路电路的所述短路占空比，从而调整所述DC/DC转换装置的增益以维持稳定的输出电压。本专利技术第五方面所涉及的DC/DC转换装置，若多个所述开关元件的工作频率未达到设定频率值，则不允许所述短路电路导通。本专利技术第六方面所涉及的DC/DC转换装置，所述设定频率值位于与多个所述开关元件的开关损耗允许上限值所对应的开关频率至所述开关控制部所允许的开关上限频率的范围内。本专利技术第七方面所涉及的DC/DC转换装置，当所述电容器两端的电压为零时，导通所述短路电路以使所述电容器短路。本专利技术第八方面所涉及的DC/DC转换装置，在施加于所述振荡电路的电源电压方向切换之前，通过调整多个所述开关元件的闭合和断开以设置所述直流电源电压未施加于所述振荡电路的自由振荡期间，在所述自由振荡期间，当所述电容器两端的电压为零时，导通所述短路电路以使所述电容器短路。本专利技术第九方面所涉及的DC/DC转换装置，所述短路电路与储能装置连接，在所述短路电路导通时，所述存储装置对能量进行储存。本专利技术第十方面所涉及的DC/DC转换装置，所述储能装置中包括能量传递单元和能量存储单元。专利技术的效果根据本专利技术所涉及的DC/DC转换装置，能够在至少一个工作周期内减小输出端上流经的输出电流Itr的总量，从而根据需要来降低DC/DC转换装置的增益。附图说明图1是表示本专利技术第一实施方式的DC/DC转换装置10的电路结构的框图。图2是示出了图1中的第一实施方式所涉及的各个开关元件Q1～Q4、Q7～Q8的闭合/断开的时刻与输出电流Itr之间的关系的图。图3a是表示本专利技术第一实施方式的变形例1的DC/DC转换装置10的第一种电路结构的框图，图3b是表示本专利技术第一实施方式的变形例1的DC/DC转换装置10的第二种电路结构的框图，图3c是表示本专利技术第一实施方式的变形例1的DC/DC转换装置10的第三种电路结构的框图。图4是表示本专利技术第二实施方式的DC/DC转换装置10的电路结构的框图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC/DC转换装置，其特征在于，具有：直流电压源，输出直流电源电压；振荡电路，与所述直流电压源电连接，且设置有串联连接的电感器和电容器；多个开关元件；开关控制部，通过以设定的工作频率来切换所述多个开关元件的闭合和断开，可使所述直流电压源与所述振荡电路的电连接导通或断开，且可使施加于所述振荡电路上的电压的方向在每个工作周期内切换；变换部，将所述振荡电路中产生的电流输出并转换成直流电流，且设置有变压器，所述变压器的原边与所述振荡电路串联连接；以及短路电路，所述短路电路的两端与所述变压器的原边、所述电感器及所述电容器中的至少一个并联连接，所述开关控制部至少在一个所述工作周期内，导通或者断开所述短路电路，调整使所述短路电路工作的短路占空比，根据所述短路占空比使与所述短路电路并联连接的所述变压器的原边、所述电感器及所述电容器中的至少一个短路，从而调整所述DC/DC转换装置的增益。

【技术特征摘要】
1.一种DC/DC转换装置，其特征在于，具有：直流电压源，输出直流电源电压；振荡电路，与所述直流电压源电连接，且设置有串联连接的电感器和电容器；多个开关元件；开关控制部，通过以设定的工作频率来切换所述多个开关元件的闭合和断开，可使所述直流电压源与所述振荡电路的电连接导通或断开，且可使施加于所述振荡电路上的电压的方向在每个工作周期内切换；变换部，将所述振荡电路中产生的电流输出并转换成直流电流，且设置有变压器，所述变压器的原边与所述振荡电路串联连接；以及短路电路，所述短路电路的两端与所述变压器的原边、所述电感器及所述电容器中的至少一个并联连接，所述开关控制部至少在一个所述工作周期内，导通或者断开所述短路电路，调整使所述短路电路工作的短路占空比，根据所述短路占空比使与所述短路电路并联连接的所述变压器的原边、所述电感器及所述电容器中的至少一个短路，从而调整所述DC/DC转换装置的增益。2.如权利要求1所述的DC/DC转换装置，其特征在于，所述短路电路与所述变压器的原边并联连接。3.如权利要求1所述的DC/DC转换装置，其特征在于，所述短路电路与所述电感器并联连接。4.如权利要求1至3中任一项所述的DC/DC转换装置，其特征在于，还具有电压检测部，所述电压检测部与所述DC/DC转换装置的...

【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