一种输出宽范围可调的变结构DC/DC变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种输出宽范围可调的变结构DC/DC变换器，其特征在于：由串并联转换电路和两个DC/DC变换器单元模块嵌套组成；该拓扑既能实现输出电压的宽范围调节，又能有效地实现分压和分流，减小系统的设计容量。

A Variable Structure DC/DC Converter with Adjustable Output Range

The invention discloses a variable structure DC/DC converter with adjustable output range, which is characterized by: a series-parallel converter circuit and two DC/DC converter unit modules are nested; the topology can not only realize wide range adjustment of output voltage, but also can effectively realize voltage dividing and shunting, and reduce the design capacity of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种输出宽范围可调的变结构DC/DC变换器
本专利技术属于装订设备
，尤其涉及一种输出宽范围可调的变结构DC/DC变换器。
技术介绍
随着电子技术的飞速发展，电子设备日益普及，给人们的日常生活带来对了诸多便利。任何电子设备都离不开电源供电，电源的性能直接关系到电子设备工作的可靠性。不同的电子设备对电源的要求不同，其中直流稳压电源在各种场合得到广泛应用。一些特殊的应用场合，对直流稳压电源的稳定性能有特殊的要求。当输出电压和负载大范围变化时，系统需要存在多个稳态工作点。例如一些工业生产加工以及实验室的研发测试等场合，需要电源的输出电压能在很宽的范围内调节，输出宽范围可调电源发挥着重要的作用。传统的具有宽范围输出电压的DC/DC变换器有容量设计大，运行效率低等缺点。例如BUCK变换器，若最大输入功率1.2kW、输入电压为500V，输出电压电流范围为50V/24A-400V/3A，整个电路的功率等级应设计为24A*400V=9.6kW，远大于实际的最大功率。若为BOOST变换器，当输出端电压太高时，变换器的开关管占空比接近于1，这时低压侧的电流会很大，也会造成系统的效率会很低。因此，研究出一种具有宽范围输出的DC/DC变换器就具有重要意义。本专利技术提出的一种具有输出宽范围可调的变结构DC/DC变换器就可以有效的解决传统的变换器出现的缺点。其既具有宽范围的输出电压，而且能高效的稳定运行。
技术实现思路
针对以上现有存在的问题，本专利技术提供一种输出宽范围可调的变结构DC/DC变换器由串并联转换电路和两个DC/DC变换器单元模块嵌套组成；该拓扑既能实现输出电压的宽范围调节，又能有效地实现分压和分流，减小系统的设计容量；拓扑中的串并联转换电路由开关管T1和两个二极管D2、D3组成；在选定DC/DC变换器模块后通过调节开关管T3的通断实现两个模块输出端串并联转换。当系统的输出电压小于某一阈值时，电路为并联运行模式，此时开关管T1为关断状态，二极管D2、D3自然导通，两路输出相串联，适用于输出高电压场合正是因为整个变换器在低压大电流时并联工作，高压小电流时串联工作，极大地减小了各路输出器件的电压电流应力。进一步地，利用串并联转换电路将多个DC/DC变换器连接。进一步地，DC/DC变换器模块可单独控制电流和输出电压。进一步地，电路并联模式时共同控制系统的输出电压，串联模式时模块单独控制输出电压。本专利技术由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具体的积极有益效果为：1.变换器的模块结构统一，电路结构清晰。2.变换器的标准模块可为B任意一种DC/DC变换器模块，只需要输出加入串并联转换器就能实现宽范围输出。3.变换器采用低压并联运行，高压串联运行模式，既实现了宽范围输出，又减小了成本和体积，从而优化了效率，增强了系统的可靠性。4.变换器由多模块组成，易于扩容。5、整个变换器系统可以实现冗余运行。附图说明图1是新型DC/DC变换器的拓扑图图2是BUCK模块的并联模式拓扑图图3是BUCK模块的串联模式拓扑图图4是双向切换模式拓扑图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。一种输出宽范围可调的变结构DC/DC变换器由串并联转换电路和两个DC/DC变换器单元模块嵌套组成；该拓扑既能实现输出电压的宽范围调节，又能有效地实现分压和分流，减小系统的设计容量；拓扑中的串并联转换电路由开关管T1和两个二极管D2、D3组成；在选定DC/DC变换器模块后通过调节开关管T3的通断实现两个模块输出端串并联转换。当系统的输出电压小于某一阈值时，电路为并联运行模式，此时开关管T1为关断状态，二极管D2、D3自然导通，两路输出相串联，适用于输出高电压场合正是因为整个变换器在低压大电流时并联工作，高压小电流时串联工作，极大地减小了各路输出器件的电压电流应力。其中，本专利技术中的前级DC/DC变换器单元模块若为能量可双向流动的变换器模块，则可将串并联转换电路中的二极管D2、D3替换为两个开关管T2、T3，变换后的串并联转换电路能够实现整个新型拓扑结构的能量双向流动，更加增加了拓扑的实用性，且可以安全稳定的运行。如图1所示，约定模块左侧为输入端、右侧为输出端，Uin为输入电压，Uout为输出电压，系统具有两种工作模式：并联模式和串联模式。单个标准模块具有各自的闭环控制回路，分别实现各自的输出电压调节。整个变换器系统则是将n个标准模块级联而成。变换器并联模式时，单个标准模块采用系统均流的控制方式。系统的总输出电压为输出电压最高的模块的电压。变换器串联模块式时，单个模块采用控制输出电压的模式。系统的总输出输出电压为各模块的输出电压之和。多模块通过串并联转换电路的连接，整个系统实现了输出电压的宽范围调节。其中，利用串并联转换电路将多个DC/DC变换器连接。其中，DC/DC变换器模块可单独控制电流和输出电压。其中，电路并联模式时共同控制系统的输出电压，串联模式时模块单独控制输出电压。以上对本专利技术的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本专利技术的较佳实施例，不能被认为用于限定本专利技术的实施范围。凡依本专利技术申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利技术的专利涵盖范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输出宽范围可调的变结构DC/DC变换器，其特征在于：由串并联转换电路和两个DC/DC变换器单元模块嵌套组成；该拓扑既能实现输出电压的宽范围调节，又能有效地实现分压和分流，减小系统的设计容量；拓扑中的串并联转换电路由开关管T1和两个二极管D2、D3组成；在选定DC/DC变换器模块后通过调节开关管T3的通断实现两个模块输出端串并联转换；当系统的输出电压小于某一阈值时，电路为并联运行模式，此时开关管T1为关断状态，二极管D2、D3自然导通，两路输出相串联，适用于输出高电压场合正是因为整个变换器在低压大电流时并联工作，高压小电流时串联工作，极大地减小了各路输出器件的电压电流应力。

【技术特征摘要】
1.一种输出宽范围可调的变结构DC/DC变换器，其特征在于：由串并联转换电路和两个DC/DC变换器单元模块嵌套组成；该拓扑既能实现输出电压的宽范围调节，又能有效地实现分压和分流，减小系统的设计容量；拓扑中的串并联转换电路由开关管T1和两个二极管D2、D3组成；在选定DC/DC变换器模块后通过调节开关管T3的通断实现两个模块输出端串并联转换；当系统的输出电压小于某一阈值时，电路为并联运行模式，此时开关管T1为关断状态，二极管D2、D3自然导通，两路输出相串联，适用于输出高电压场合正是因为...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴学智，郅欢，程盛，童亦斌，张维戈，姜久春，
申请(专利权)人：北京德意新能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11