一种双管二次型DC/DC变换器及电子设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种双管二次型DC/DC变换器及电子设备，该双管二次型DC/DC变换器，包括低压升压单元、第一相次高压升压单元、第二相次高压升压单元、高压输出单元和控制单元；低压升压单元将直流电源电压升压到第一预设电压；第一相次高压升压单元和第二相次高压升压单元分别连接到低压升压单元的输出端，且通过高压输出单元与直流负载连接；第一相次高压升压单元包括第一开关管，第二相次高压升压单元包括第二开关管，控制单元分别与所述第一开关管和第二开关管的控制端连接。本实用新型专利技术通过两相电路中的开关管交错控制向负载提供能量，提高了变换器的电压增益，降低了输出二极管的电压应力，提高了该变换器的功率等级。

A Double-Tube Quadratic DC/DC Converter and Electronic Equipment

【技术实现步骤摘要】
一种双管二次型DC/DC变换器及电子设备
本技术实施例涉及电力电子变换器领域，更具体地说，涉及一种双管二次型DC/DC变换器及电子设备。
技术介绍
近年来，光伏、燃料电池等低压可再生能源发电系统、新能源电动汽车、不间断电源、航天航空电源的迅速发展，致使高增益升压直流变换器得到广泛关注。传统Boost变换器结构简单，易于实现，在中、小功率变换领域得到了较好的应用。由于，传统Boost变换器易受其元器件寄生参数的影响，在实际应用中，难以达到低压输入、高压输出场合中高效率转换的要求。为了使高增益升压直流变换器的实用性得到改善，现有技术中，提出了二次型DC/DC变换器，有效避免了传统Boost变换器在高增益变换场合中极限占空比的出现。同时，二次型DC/DC变换器还具有开关管电压应力低、输入电流连续等优点。公布号为CN103633842A的中国专利技术专利，申请公开了一种单开关反向输出二次型宽增益变换器，提高了变换器的电压增益，但由于输入输出反向会带来严重的电磁干扰(EMI)。公布号为CN105006965A的中国专利技术专利，申请公开了一种单管高增益直流升压变换电路，控制简单，输出电压增益宽。但电路的输出整流二极管电压应力为输出电压，在高压输出场合时，其两端承受的电压应力大，会导致二极管反向恢复特性差且二极管反向恢复损耗大，同时也会导致系统的电磁干扰(EMI)严重。公布号为CN108288912A的中国专利技术专利，申请公开了一种燃料电池系统用不对称升压单元的二次型DC-DC变换器，通过开关电容技术，可实现宽范围的电压输出。但由于该变换器升压单元不对称，会导致系统的散热分布不均匀而带来局部温度过高，不利于系统长时间稳定运行。同时，该变换器依旧存在着输出整流二极管电压应力大的问题。由此可见，现有技术中二次型升压变换器存在着输入输出反向、输出二极管电压应力大、散热不均匀等问题。
技术实现思路
本技术实施例要解决的技术问题在于，针对上述二次型升压变换器存在着输入输出反向、输出二极管电压应力大、散热不均匀等问题，提供一种新的双管二次型DC/DC变换器及电子设备。本技术实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种双管二次型DC/DC变换器，该双管二次型DC/DC变换器包括低压升压单元、第一相次高压升压单元、第二相次高压升压单元、高压输出单元和控制单元；其中，所述低压升压单元用于将直流电源电压升压到第一预设电压，所述第一相次高压升压单元和第二相次高压升压单元分别连接到所述低压升压单元的正输出端和负输出端，且所述第一相次高压升压单元和第二相次高压升压单元分别通过所述高压输出单元与直流负载连接；所述第一相次高压升压单元包括第一开关管，所述第二相次高压升压单元包括第二开关管，所述控制单元分别与所述第一开关管和第二开关管的控制端连接，并向所述第一开关管、第二开关管输出脉冲宽度调制信号使所述第一相次高压升压单元和第二相次高压升压单元交替将所述第一预设电压转换为第二预设电压，并通过所述高压输出单元输出。在本技术实施例所述的双管二次型DC/DC变换器中，所述低压升压单元与所述第一相次高压升压单元共用第一开关管，且所述低压升压单元还包括直流电源、第一电感、第一二极管、第二二极管和第一电容；其中，所述直流电源的正极经由所述第一电感、第二二极管连接到所述低压升压单元的正输出端，且所述第二二极管的阳极和阴极分别连接到第一电感和所述低压升压单元的正输出端；所述第一二极管的阳极连接到所述第二二极管的阳极，所述第一二极管的阴极经由第一开关管连接到所述低压升压单元的负输出端；所述第一电容并联连接在所述低压升压单元的正输出端和负输出端之间，所述低压升压单元的负输出端连接到所述直流电源的负极。在本技术实施例所述的双管二次型DC/DC变换器中，所述第一相次高压升压单元还包括第一电容、第二电感、第三二极管和第二电容；其中，所述低压升压单元的正输出端经由第二电感和第三二极管连接到所述高压输出单元的正输出端，且所述第三二极管的阳极和阴极分别连接到所述第二电感和高压输出单元的正输出端；所述第二电容并联连接在所述高压输出单元的正输出端与所述低压升压单元的负输出端之间；所述第二相次高压升压单元还包括第一电容、第三电感、第四二极管和第三电容；其中，所述低压升压单元的正输出端经由所述第三电容连接到所述高压输出单元的负输出端；所述第四二极管的阳极连接到所述高压输出单元的负输出端，所述第四二极管的阴极经由所述第三电感连接到所述低压升压单元的负输出端；所述第二开关管并联链接在所述低压升压单元的正输出端与第四二极管的阴极之间；所述高压输出单元包括第一电容、第二电容、第三电容和负载；其中，所述负载并联链接在所述高压输出单元的正输出端和负输出端之间。在本技术实施例所述的双管二次型DC/DC变换器中，所述控制单元分别向所述第一开关管的控制端输出第一脉冲宽度调制信号、向所述第二开关管的控制端输出第二脉冲宽度调制信号；其中：所述第一脉冲宽度调制信号与所述第二脉冲宽度调制信号具有相同的波形并相差180°。在本技术实施例所述的双管二次型DC/DC变换器中，所述第一脉冲宽度调制信号的占空比大于0.5，且所述双管二次型DC/DC变换器在所述第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号控制下：在第一时段，所述第一开关管、第二开关管开通，所述第一二极管导通，所述第二二极管、第三二极管、第四二极管关断；在第二时段，所述第一开关管导通，所述第二开关管关断，所述第一二极管、第四二极管导通，所述第二二极管、第三二极管关断；在第三时段，所述第一开关管、第二开关管开通，所述第一二极管导通，所述第二二极管、第三二极管、第四二极管关断；在第四时段，所述第一开关管关断，所述第二开关管导通，所述第一二极管、第四二极管关断，所述第二二极管、第三二极管导通。在本技术实施例所述的双管二次型DC/DC变换器中，所述第一脉冲宽度调制信号的占空比小于0.5，且所述双管二次型DC/DC变换器在所述第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号控制下：在第五时段，所述第一开关管导通，所述第二开关管关断，所述第一二极管、第四二极管导通，所述第二二极管、第三二极管关断；在第六时段，所述第一开关管、第二开关管均关断，所述第二二极管、第三二极管、第四二极管导通，所述第一二极管关断；在第七时段，所述第一开关管关断，所述第二开关管导通，所述第一二极管、第四二极管关断，所述第二二极管、第三二极管导通；在第八时段，所述第一开关管、第二开关管关断，所述第二二极管、第三二极管、第四二极管导通，所述第一二极管关断。在本技术实施例所述的双管二次型DC/DC变换器中，所述第一开关管、第二开关管分别为IGBT；其中，所述第一开关管的集电极连接到所述第三二极管的阳极，所述第一开关管的发射极连接到所述低压升压单元的负输出端；所述第二开关管的集电极连接到所述第二二极管的阴极，所述第二开关管的发射极连接到所述第四二极管的阴极；或所述第一开关管、第二开关管分别为MOSFET；其中，所述第一开关管的漏极连接到所述第三二极管的阳极，所述第一开关管的源极连接到所述低压升压单元的负输出端；所述第二开关管的漏极连接到所述第二二极管的阴极，所述第二开关管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双管二次型DC/DC变换器，其特征在于，包括低压升压单元、第一相次高压升压单元、第二相次高压升压单元、高压输出单元和控制单元；其中，所述低压升压单元用于将直流电源电压升压到第一预设电压，所述第一相次高压升压单元和第二相次高压升压单元分别连接到所述低压升压单元的正输出端和负输出端，且所述第一相次高压升压单元和第二相次高压升压单元分别通过所述高压输出单元与直流负载连接；所述第一相次高压升压单元包括第一开关管，所述第二相次高压升压单元包括第二开关管，所述控制单元分别与所述第一开关管和第二开关管的控制端连接，并向所述第一开关管、第二开关管输出脉冲宽度调制信号使所述第一相次高压升压单元和第二相次高压升压单元交替将所述第一预设电压转换为第二预设电压，并通过所述高压输出单元输出。

【技术特征摘要】
1.一种双管二次型DC/DC变换器，其特征在于，包括低压升压单元、第一相次高压升压单元、第二相次高压升压单元、高压输出单元和控制单元；其中，所述低压升压单元用于将直流电源电压升压到第一预设电压，所述第一相次高压升压单元和第二相次高压升压单元分别连接到所述低压升压单元的正输出端和负输出端，且所述第一相次高压升压单元和第二相次高压升压单元分别通过所述高压输出单元与直流负载连接；所述第一相次高压升压单元包括第一开关管，所述第二相次高压升压单元包括第二开关管，所述控制单元分别与所述第一开关管和第二开关管的控制端连接，并向所述第一开关管、第二开关管输出脉冲宽度调制信号使所述第一相次高压升压单元和第二相次高压升压单元交替将所述第一预设电压转换为第二预设电压，并通过所述高压输出单元输出。2.根据权利要求1所述的双管二次型DC/DC变换器，其特征在于，所述低压升压单元与所述第一相次高压升压单元共用第一开关管，且所述低压升压单元还包括直流电源、第一电感、第一二极管、第二二极管和第一电容；其中，所述直流电源的正极经由所述第一电感、第二二极管连接到所述低压升压单元的正输出端，且所述第二二极管的阳极和阴极分别连接到第一电感和所述低压升压单元的正输出端；所述第一二极管的阳极连接到所述第二二极管的阳极，所述第一二极管的阴极经由第一开关管连接到所述低压升压单元的负输出端；所述第一电容并联连接在所述低压升压单元的正输出端和负输出端之间，所述低压升压单元的负输出端连接到所述直流电源的负极。3.根据权利要求2所述的双管二次型DC/DC变换器，其特征在于，所述第一相次高压升压单元还包括第一电容、第二电感、第三二极管和第二电容；其中，所述低压升压单元的正输出端经由第二电感和第三二极管连接到所述高压输出单元的正输出端，且所述第三二极管的阳极和阴极分别连接到所述第二电感和高压输出单元的正输出端；所述第二电容并联连接在所述高压输出单元的正输出端与所述低压升压单元的负输出端之间；所述第二相次高压升压单元还包括第一电容、第三电感、第四二极管和第三电容；其中，所述低压升压单元的正输出端经由所述第三电容连接到所述高压输出单元的负输出端；所述第四二极管的阳极连接到所述高压输出单元的负输出端，所述第四二极管的阴极经由所述第三电感连接到所述低压升压单元的负输出端；所述第二开关管并联链接在所述低压升压单元的正输出端与第四二极管的阴极之间；所述高压输出单元包括第一电容、第二电容、第三电容和负载；其中，所述负载并联链接在所述高压输出单元的正输出端和负输出端之间。4.根据权利要求3所述的双管二次型DC/DC...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴贵洋，郭建，刘铁，
申请(专利权)人：苏州汇川联合动力系统有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32