一种宽输入隔离DC/DC变换器设计方法技术

本发明专利技术公开一种宽输入隔离DC/DC变换器设计方法，涉及开关电源设计领域；利用本发明专利技术方法在宽范围电压输入及负载电流变化时能有效保证输出电压稳定，并且控制简单、输出效率高。因此非常适合在宽输入电压范围、高功率密度、低压大电流输出的应用场合，由于采用两级变换，在输入电压变化较大时，每一级变换器一般不需要工作在极限状态下，所以能够减轻单级变换器在宽输入电压范围工作时功率器件所承受的应力负担，大大增强其对宽范围电压输入工况的适应能力。

Design method of a wide input isolated DC/DC converter

The invention discloses a wide input design method of isolated DC/DC converter, and relates to the design field of the switching power supply; using the method of the invention can effectively ensure the stability of output voltage in a wide range of input voltage and load current changes, and simple control, high output efficiency. So it is very suitable for the application of input voltage range, high power density, low voltage and high current output in the wide, due to the two stage transformation, when the input voltage changes, each level converter generally do not need to work in the limit state, so it can reduce the single-stage converter input voltage range of the power devices under work the stress burden in the wide, greatly enhance its ability to adapt to the wide range of input voltage conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种宽输入隔离DC/DC变换器设计方法
本专利技术公开一种变换器设计方法，涉及开关电源设计领域，具体地说是一种宽输入隔离DC/DC变换器设计方法。
技术介绍
隔离式DC/DC电源模块在服务器、通信设备等场合有着广泛应用，也是目前发展最快的电源产品之一。随着系统规模及集成度的提高，电子系统一般采用集中供电，而不可能为每一个子系统都设计一个输入电源电压，这就要求子系统供电电源有着较宽的输入电压范围，以适应不同的应用场合。但是目前单级式DC/DC变换器，由于输入电压范围宽，其工作占空比变化范围也很大。在高输入电压下，开关管导通时间短，在关断器件会承受较高的电压，而续流二极管则会在开关管导通期间承受高电压窄脉冲，不仅需要选择电压定额较高的功率器件，而且还会造成开关管、整流管和滤波电容损耗的增大和温度的上升。除此之外，目前开关电源控制芯片多采用纯模拟实现方式，相对固定的控制参数对大范围变化工况的适应性也较差。而本专利技术提出了一种宽输入隔离DC/DC变换器设计方法，采用双级变换方案可减轻单级变换器在宽输入电压工作时功率器件所承受的应力，并可降低单级变换器在宽范围变化工况下对控制参数适应性的要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足和问题，提供一种宽输入隔离DC/DC变换器设计方法，可应用于宽输入电压、低压大电流输出的DC/DC开关电源设计中，能够减轻单级变换器在宽输入电压范围工作时功率器件所承受的应力负担，大大增强其对宽范围电压输入工况的适应能力。本专利技术提出的具体方案是：一种宽输入隔离DC/DC变换器设计方法，通过电路在隔离DC/DC变换器前级联BUCK变换器，控制BUCK变换器初步将宽输入电压调节为后级隔离式DC/DC变换器适合的直流母线电压，后级DC/DC隔离式变换器再进一步降压得到所需要的输出电压。所述固定后级隔离式DC/DC变换器参数，对一级BUCK变换器进行闭环控制。根据输入输出电压差，固定后级隔离式DC/DC变换器中变压器的匝数比和开关管的占空比，根据后级隔离式DC/DC变换器工作情况对BUCK变换器的开关管的占空比进行实时调节。对前级BUCK变换器和后级隔离式DC/DC变换器进行协调控制，应对宽输入电压和负载电流的变化。利用MCU及优化控制算法，实现对前级BUCK变换器和后级隔离式DC/DC变换器进行协调控制。一种适应宽输入的变换器电路，包括级联的BUCK变换器和隔离DC/DC变换器，其中BUCK变换器在前，隔离DC/DC变换器在后，控制BUCK变换器初步将宽输入电压调节为后级隔离式DC/DC变换器适合的直流母线电压，后级DC/DC隔离式变换器再进一步降压得到所需要的输出电压。所述的电路，根据输入输出电压差，固定后级隔离式DC/DC变换器的匝数比和开关管的占空比，根据后级隔离式DC/DC变换器工作情况对BUCK变换器的开关管的占空比进行实时调节。所述的电路，利用MCU及优化控制算法，实现对前级BUCK变换器和后级隔离式DC/DC变换器进行协调控制。本专利技术的有益之处是：本专利技术提供一种宽输入隔离DC/DC变换器设计方法，通过电路在隔离DC/DC变换器前级联BUCK变换器，控制BUCK变换器初步将宽输入电压调节为后级隔离式DC/DC变换器适合的直流母线电压，后级DC/DC隔离式变换器再进一步降压得到所需要的输出电压；利用本专利技术方法在宽范围电压输入及负载电流变化时能有效保证输出电压稳定，并且控制简单、输出效率高。因此非常适合在宽输入电压范围、高功率密度、低压大电流输出的应用场合，由于采用两级变换，在输入电压变化较大时，每一级变换器一般不需要工作在极限状态下，所以能够减轻单级变换器在宽输入电压范围工作时功率器件所承受的应力负担，大大增强其对宽范围电压输入工况的适应能力。附图说明图1本专利技术设计变换器电路原理图；图2本专利技术方法流程示意图。具体实施方式本专利技术提供一种宽输入隔离DC/DC变换器设计方法，通过电路在隔离DC/DC变换器前级联BUCK变换器，控制BUCK变换器初步将宽输入电压调节为后级隔离式DC/DC变换器适合的直流母线电压，后级DC/DC隔离式变换器再进一步降压得到所需要的输出电压。同时提供一种适应宽输入的变换器电路，包括级联的BUCK变换器和隔离DC/DC变换器，其中BUCK变换器在前，隔离DC/DC变换器在后，控制BUCK变换器初步将宽输入电压调节为后级隔离式DC/DC变换器适合的直流母线电压，后级DC/DC隔离式变换器再进一步降压得到所需要的输出电压。结合附图及具体实施，对本专利技术做进一步说明。利用上述本专利技术方法时，根据需求，可采用以下两种变换器的控制模式：1）前级闭环，后级开环。固定后级隔离式DC/DC变换器参数，对一级BUCK变换器进行闭环控制。具体为根据输入输出电压差，固定后级隔离式DC/DC变换器中变压器的匝数比和开关管Q2的占空比，比如占空比可以固定为50%，而根据后级隔离式DC/DC变换器工作情况对BUCK变换器的一级开关管Q1的占空比进行实时调节。这种控制方式充分利用了BUCK变换器变压范围宽、易于控制的优势，而二级变换器仅作辅助变换用。参考图1中BUCK变换器与DC/DC变换器的电路。2）两级双闭环。对前级BUCK变换器和后级隔离式DC/DC变换器进行协调控制，应对宽输入电压和负载电流的变化。这种控制方式可以利用MCU及优化控制算法，实现对前级BUCK变换器和后级隔离式DC/DC变换器进行协调控制。此控制模式因控制更为合理，因此可获得很好的动态性能。同时，利用上述本专利技术方法，进行适应宽输入的变换器电路的搭建，包括级联的BUCK变换器和隔离DC/DC变换器，其中BUCK变换器在前，隔离DC/DC变换器在后，控制BUCK变换器初步将宽输入电压调节为后级隔离式DC/DC变换器适合的直流母线电压，后级DC/DC隔离式变换器再进一步降压得到所需要的输出电压。并且适应宽输入的变换器电路，根据上述专利技术方法，可以根据输入输出电压差，固定后级隔离式DC/DC变换器的匝数比和开关管的占空比，根据后级隔离式DC/DC变换器工作情况对BUCK变换器的开关管的占空比进行实时调节。或者利用MCU及优化控制算法，实现对前级BUCK变换器和后级隔离式DC/DC变换器进行协调控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽输入隔离DC/DC变换器设计方法，其特征是通过电路在隔离DC/DC变换器前级联BUCK变换器，控制BUCK变换器初步将宽输入电压调节为后级隔离式DC/DC变换器适合的直流母线电压，后级DC/DC隔离式变换器再进一步降压得到所需要的输出电压。

【技术特征摘要】
1.一种宽输入隔离DC/DC变换器设计方法，其特征是通过电路在隔离DC/DC变换器前级联BUCK变换器，控制BUCK变换器初步将宽输入电压调节为后级隔离式DC/DC变换器适合的直流母线电压，后级DC/DC隔离式变换器再进一步降压得到所需要的输出电压。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述固定后级隔离式DC/DC变换器参数，对一级BUCK变换器进行闭环控制。3.根据权利要求2所述的方法，其特征是根据输入输出电压差，固定后级隔离式DC/DC变换器中变压器的匝数比和开关管的占空比，根据后级隔离式DC/DC变换器工作情况对BUCK变换器的开关管的占空比进行实时调节。4.根据权利要求1所述的方法，其特征是对前级BUCK变换器和后级隔离式DC/DC变换器进行协调控制，应对宽输入电压和负载电流的变化。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瑞东，戴晓龙，刘猛，耿士华，
申请(专利权)人：山东超越数控电子有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37