简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多阶直流‑直流电能转换装置，包括一逆变器、一具有三绕组的高频变压器、一第一全波整流器、一第二全波整流器、一选择电路及一滤波电路。该高频变压器一次侧的第一绕组连接于该逆变器，该高频变压器二次侧的第二绕组及第三绕组分别连接于第一全波整流器及第二全波整流器。该选择电路连接于该第一全波整流器及第二全波整流器的直流输出端，用以选择该第一全波整流器及第二全波整流器的操作方式为两个全波整流器串联输出或由单一全波整流器输出，以便输出两种电压阶层而形成一多阶输出电压。该滤波电路连接于该选择电路及一负载之间，用以滤除谐波，并输出一直流电压。

Simplified one-way isolated multi-step DC DC power conversion device and its method

The invention discloses a multi-stage DC \u2011 DC power conversion device, which comprises an inverter, a high frequency transformer with three windings, a first full wave rectifier, a second full wave rectifier, a selection circuit and a filtering circuit. The first winding of the primary side of the high-frequency transformer is connected to the inverter, and the second winding and the third winding of the secondary side of the high-frequency transformer are respectively connected to the first full wave rectifier and the second full wave rectifier. The selection circuit is connected to the DC output terminal of the first full wave rectifier and the second full wave rectifier to select the operation mode of the first full wave rectifier and the second full wave rectifier to output two full wave rectifiers in series or a single full wave rectifier, so as to output two voltage levels to form a multi-step output voltage. The filter circuit is connected between the selection circuit and a load to filter out harmonics and output a DC voltage.

【技术实现步骤摘要】
简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法
本专利技术涉及一种简化单向(unidirectional)隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法，特别是关于一种可减少体积的简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法，更特别是关于一种可降低输出电压及电流涟波量的简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法。
技术介绍
一般而言，习用的隔离式直流-直流电能转换器已广泛应用于各种
虽然传统隔离式直流-直流电能转换器具有控制简单的优点，但其在特性上具有效率较低、高涟波量、高电磁干扰及所需要使用的滤波电路容量较大的缺点。相对的，虽然习用的多阶直流-直流电能转换器具有控制较为复杂的缺点，但其在特性上却具有效率相对较高、电磁干扰相对较小及所需要使用的滤波电路容量较小的优点。举例而言，图1揭示了习用多阶直流-直流电能转换装置的架构示意图，其主要包括四个方块。请参照图1所示，习用多阶直流-直流电能转换装置1包括一双半桥型逆变器11、一双高频变压器12、一全桥整流器13及一输出滤波电路14，其适当组成该多阶直流-直流电能转换装置1。另外，该双半桥型逆变器11需要采用四个功率开关及四个电容器。请再参照图1所示，该双半桥型逆变器11由两个半桥型逆变器串联组成，而该双高频变压器12包括两个高频变压器分别连接至该双半桥型逆变器11的两个半桥型逆变器的交流端。在电能转换操作上藉由控制该双半桥型逆变器11的功率开关切换方式，使该双高频变压器12的一次侧(primaryside)产生三种电压。另外，该双高频变压器12的二次侧(secondaryside)再经由该全桥整流器13进行适当整流后，可输出两种电压阶层。然而，在实际应用上，由于该双半桥型逆变器11包括两个半桥型逆变器，因此导致其控制复杂，且其需要使用四个该电容器。另外，由于四个该电容器的电容值可能不相同，因此可能导致其电压不一致，进一步导致其控制更复杂。另外，该双高频变压器12包括两个高频变压器，其必须使用两个铁心，因此造成其成本增加及体积庞大。举例而言，另一习用多阶直流-直流电能转换器，如中国台湾第TW-I575861号的″单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法″专利技术专利，其对应美国专利技术专利公开号为US-20170207712的专利技术专利申请，揭示了一种单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法。图2揭示了中国台湾第TW-I575861号专利技术专利及美国专利技术专利公开号为US-20170207712的申请的习用单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置的架构示意图。请参照图2所示，习用单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置2包括一逆变器21、一具有三绕组的高频变压器22、一第一全桥式整流器23、一第二全桥式整流器24、一选择电路25及一滤波电路27，且该选择电路25具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端。请再参照图2所示，该逆变器21的输入端并联连接一输入直流电压源28，且该逆变器21选自一半桥式(half-bridge)逆变器、一全桥式(full-bridge)逆变器或其它结构逆变器。请再参照图2所示，该半桥式逆变器包括两个电力电子开关及两个电容，且将该两个电力电子开关及两个电容之间适当连接。另外，该全桥式逆变器包括四个电力电子开关及一个电容，且将该四个电力电子开关及一个电容之间适当连接。请再参照图2所示，该第一全桥式整流器23具有一第一直流正输出端及一第一直流负输出端，且该第一直流正输出端及第一直流负输出端并联连接一第一电容器261而形成一第一输出直流电压。相对的，该第二全桥式整流器24具有一第二直流正输出端及一第二直流负输出端，且该第二直流正输出端及第二直流负输出端并联连接一第二电容器262而形成一第二输出直流电压。请再参照图2所示，该单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置输出两种电压阶层而形成一多阶输出电压，并经该滤波电路27在一输出端29输出一直流电压Vout。图3揭示了中国台湾第TW-I575861号专利技术专利及美国专利技术专利公开号为20170207712的申请的另一习用单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置的架构示意图，其对应于图2的习用单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置。请参照图3所示，相对的，该逆变器21包括一上电力电子开关S1、一下电力电子开关S2及两个电容C1、C2。请参照图2及3所示，事实上，该单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置2的第一全桥式整流器23、一第二全桥式整流器24及选择电路25需要使用至少9个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9，因此其相对具有整体构造复杂、增加制造成本及增加产品体积的技术问题。显然，习用多阶直流-直流电能转换器在架构上仍需要改善其结构或组件特性的技术缺点。因此，习用直流-直流电能转换器或隔离式多阶直流-直流电能转换器必然存在进一步提供或发展简化隔离式多阶直流-直流电能转换器的需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置及其方法，其简化了整体构造、降低了制造成本及减少了产品体积，改善了习用单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置的技术缺点。本专利技术较佳实施例的主要目的在于提供一种简化隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其包括：一逆变器，其用以连接至一输入电压源，并产生一固定脉波宽度的高频交流电压，且该逆变器包括一交流输出端；一具有三绕组的高频变压器，其包括一次侧及二次侧，该高频变压器的一次侧具有一第一绕组，并将该高频变压器的一次侧的第一绕组连接于该逆变器的交流输出端，而该具有三绕组的高频变压器的二次侧具有一第二绕组及一第三绕组；一第一全波整流器，其输入连接于该高频变压器的二次侧的第二绕组，而该第一全波整流器具有一第一直流正输出端及一第一直流负输出端，且该第一直流正输出端及第一直流负输出端并联连接一第一电容器而形成一第一输出直流电压；一第二全波整流器，其输入连接于该高频变压器的二次侧的第三绕组，而该第二全波整流器具有一第二直流正输出端及一第二直流负输出端，且该第二直流正输出端及第二直流负输出端并联连接一第二电容器而形成一第二输出直流电压，且该第二全波整流器的第二直流正输出端连接至该第一全波整流器的第一直流负输出端；一选择电路，其具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，而该第一输入端连接于该第一全波整流器的第一直流正输出端，且该第二输入端连接于该第一全波整流器的第一直流负输出端及该第二全波整流器的第二直流正输出端；及一滤波电路，其连接于该选择电路的输出端及第二全波整流器的第二直流负输出端。本专利技术较佳实施例的该逆变器选自一半桥式逆变器或一全桥式逆变器。本专利技术较佳实施例利用操作该选择电路，控制该选择电路的输出电压为该第一输出直流电压及该第二输出直流电压之和，或为单一的该第二输出直流电压与一压降电压相减，以便输出两种电压阶层而形成一多阶输出电压，并经该滤波电路输出一直流电压。本专利技术较佳实施例的该压降电压为一二极管的压降电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于：它包括：/n一逆变器，其用以连接至一输入电压源，并产生一固定脉波宽度的高频交流电压，且该逆变器包括一交流输出端；/n一具有三绕组的高频变压器，其包括一次侧及二次侧，该高频变压器的一次侧具有一第一绕组，并将该高频变压器的一次侧的第一绕组连接于该逆变器的交流输出端，而该具有三绕组的高频变压器的二次侧具有一第二绕组及一第三绕组；/n一第一全波整流器，其输入连接于该高频变压器的二次侧的第二绕组，而该第一全波整流器具有一第一直流正输出端及一第一直流负输出端，且该第一直流正输出端及第一直流负输出端并联连接一第一电容器而形成一第一输出直流电压；/n一第二全波整流器，其输入连接于该高频变压器的二次侧的第三绕组，而该第二全波整流器具有一第二直流正输出端及一第二直流负输出端，且该第二直流正输出端及第二直流负输出端并联连接一第二电容器而形成一第二输出直流电压，且该第二全波整流器的第二直流正输出端连接至该第一全波整流器的第一直流负输出端；/n一选择电路，其具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，而该第一输入端连接于该第一全波整流器的第一直流正输出端，且该第二输入端连接于该第一全波整流器的第一直流负输出端及该第二全波整流器的第二直流正输出端；以及/n一滤波电路，其连接于该选择电路的输出端及第二全波整流器的第二直流负输出端。/n...

【技术特征摘要】
20180517 TW 1071168311.一种简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于：它包括：
一逆变器，其用以连接至一输入电压源，并产生一固定脉波宽度的高频交流电压，且该逆变器包括一交流输出端；
一具有三绕组的高频变压器，其包括一次侧及二次侧，该高频变压器的一次侧具有一第一绕组，并将该高频变压器的一次侧的第一绕组连接于该逆变器的交流输出端，而该具有三绕组的高频变压器的二次侧具有一第二绕组及一第三绕组；
一第一全波整流器，其输入连接于该高频变压器的二次侧的第二绕组，而该第一全波整流器具有一第一直流正输出端及一第一直流负输出端，且该第一直流正输出端及第一直流负输出端并联连接一第一电容器而形成一第一输出直流电压；
一第二全波整流器，其输入连接于该高频变压器的二次侧的第三绕组，而该第二全波整流器具有一第二直流正输出端及一第二直流负输出端，且该第二直流正输出端及第二直流负输出端并联连接一第二电容器而形成一第二输出直流电压，且该第二全波整流器的第二直流正输出端连接至该第一全波整流器的第一直流负输出端；
一选择电路，其具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，而该第一输入端连接于该第一全波整流器的第一直流正输出端，且该第二输入端连接于该第一全波整流器的第一直流负输出端及该第二全波整流器的第二直流正输出端；以及
一滤波电路，其连接于该选择电路的输出端及第二全波整流器的第二直流负输出端。


2.如权利要求1所述的简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于：所述逆变器选自一半桥式逆变器或一全桥式逆变器。


3.如权利要求1所述的简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于：利用操作所述选择电路，控制所述选择电路的输出电压为所述第一输出直流电压及所述第二输出直流电压之和，或为单一的所述第二输出直流电压与一压降电压的相减，以便输出两种电压阶层而形成一多阶输出电压，并经所述滤波电路输出一直流电压。


4.如权利要求3所述的简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于：所述压降电压为一二极管的压降电压。


5.如权利要求1所述的简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于：所述选择电路包括一电力电子开关及一二极管，而该电力电子开关连接于所述选择电路的第一输入端与所述选择电路的输出端之间。


6.如权利要求5所述的简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于：所述二极管的阳极连接至所述选择电路的第二输入端，且所述二极管的阴极连接至所述选择电路的输出端。


7.如权利要求1所述的简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于：利用操作控制所述选择电路的电力电子开关，使所述选择电路的输出电压为所述第一输出直流电压及所述第二输出直流电压之和或仅为所述第二输出直流电压与所述压降电压相减，以便输出两种电压阶层而形成一多阶输出电压，并经所述滤波电路输出一直流电压。


8.如权利要求1所述的简化单向隔离式多阶直流-直流电能转换装置，其特征在于：所述滤波电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈家民，李家闳，
申请(专利权)人：盈正豫顺电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;TW