隔离型升压转换器制造技术

一种隔离型升压转换器，包含变压器、第一桥臂、第二桥臂以及升压电路。变压器包含具有次级侧第一接点与次级侧第二接点。第一桥臂包含第一二极管与第二二极管，第二桥臂包含第三二极管与第四二极管。升压电路包含阳极对接于第一接点的两二极管，阴极分别耦接于第一桥臂上接点与第二桥臂上接点、阴极对接于第二接点的两二极管，阳极分别耦接于第一桥臂下接点与第二桥臂下接点，且第二接点耦接第一接点，以及至少两电容耦接次级侧第一接点与次级侧第二接点。

【技术实现步骤摘要】
隔离型升压转换器
本专利技术涉及一种隔离型升压转换器，特别涉及一种具高升压比的隔离型升压转换器。
技术介绍
请参见图1所示，其为相关技术的非隔离式升压转换器的电路方框图。如果需要高电压转换比(升压比)，例如大于10倍，则使用两个或两个以上的升压(DC-DC)转换器来实现高升压比的要求。如图1所示的第一直流升压转换器与第二直流升压转换器。其中，升压转换器之一的电压增益约为4倍。然而，普通的非隔离式升压转换器的缺点是较高的电路元件成本和较低的转换效率。请参见图2所示，其为相关技术的推挽式转换器的电路图。推挽式转换器具有通过隔离变压器实现电隔离的优势。通过调节隔离变压器的线圈匝数，可以实现推挽式转换器的高升压比(电压转换比)。例如，通过用调整后的线圈匝数转换40至60伏特的输入电压，可以实现380伏特的输出电压。然而，如果电压转换比太高，则次级侧线圈匝数过多会造成隔离变压器的漏感增加，导致开关和/或二极管的应力更高。此外，需要使用具有较高额定电压的元件，并且开关的导通电阻变大，将会导致电路成本增加，效率降低以及变压器体积增大。请参见图3所示，其为相关技术的半桥转换器的电路图。类似于图2所示的推挽转换器，包括通过调节变压器来改变电压转换率，这与推挽式转换器的缺点相同。此外，图2所示的推挽转换器和图3中所示的半桥转换器均使用开关的硬切换以及变压器的第一象限和第三象限操作，此处象限是指变压器于B-H曲线的主要操作区域(忽略磁滞现象)。请参见图4与图5所示，其是分别为相关技术的全桥LLC谐振转换器与半桥LLC谐振转换器的电路图。两种LLC谐振转换器的开关可以使用谐振技术在ZVS(零电压切换)下工作，通常设计开关频率操作在谐振点附近。通过调节隔离变压器的线圈匝数，可以实现LLC谐振转换器的高电压转换比。然而，如果电压转换率太高，则线圈匝数过多会导致变压器的线圈匝数增加，变压器的体积增加以及效率降低。此外，图4所示的全桥LLC谐振转换器与图5所示的半桥LLC谐振转换器提供了变压器的第一象限和第三象限操作。请参见图6所示，其为相关技术的全桥转换器的电路图。全桥转换器的开关可通过相位控制技术在ZVS条件下工作，与推挽式转换器相比，具有较少的开关损耗。通过调节隔离变压器的线圈匝数，可以实现全桥转换器所需的输出电压。然而，为了实现高升压比(电压转换比)，过多的线圈匝数导致更大的变压器体积，更高的半导体开关应力以及更低的转换效率。在以上几种常见的隔离转换器中，其隔离变压器工作在第一象限和第三象限中。本公开提出了一种具有高升压比的隔离型升压转换器，其可以在第一象限和第三象限中操作。可以通过对电容器充电以建立高输出电压来实现隔离转换器的高升压比，能够有效地减少隔离变压器的线圈匝数。由于减少了隔离变压器的线圈匝数，因此将提高升压电路的效率，降低电路元件成本并减小体积。为此，如何设计出一种隔离型升压转换器，来解决前述的技术问题，乃为本公开专利技术人所研究的重要课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种隔离型升压转换器，解决现有技术的问题。为实现前揭目的，本专利技术所提出的隔离型升压转换器包含变压器、第一桥臂、第二桥臂以及升压电路。变压器包含具有次级侧第一接点与次级侧第二接点的次级侧。第一桥臂包含第一二极管与第二二极管，第一二极管的阴极耦接直流正输出接点，第一二极管的阳极耦接第一桥臂上接点，第二二极管的阳极耦接直流负输出接点，第二二极管的阴极耦接第一桥臂下接点。第二桥臂包含第三二极管与第四二极管，第三二极管的阴极耦接直流正输出接点，第三二极管的阳极耦接第二桥臂上接点，第四二极管的阳极耦接直流负输出接点，第四二极管的阴极耦接第二桥臂下接点。升压电路包含阳极对接于第一接点的两二极管，阴极分别耦接于第一桥臂上接点与第二桥臂上接点、阴极对接于第二接点的两二极管，阳极分别耦接于第一桥臂下接点与第二桥臂下接点，且第二接点耦接第一接点，以及至少两电容耦接次级侧第一接点与次级侧第二接点。通过所提出的隔离型升压转换器，提高升压电路的效率，降低电路元件成本并减小体积。本专利技术的另一目的在于提供一种隔离型升压转换器，解决现有技术的问题。为实现前揭目的，本专利技术所提出的隔离型升压转换器包含变压器、第一桥臂、第二桥臂以及升压电路。变压器包含具有次级侧第一接点、次级侧第二接点以及中心抽头接点的次级侧。第一桥臂包含第一二极管与第二二极管，第一二极管的阴极耦接直流正输出接点，第一二极管的阳极耦接第一桥臂上接点，第二二极管的阳极耦接直流负输出接点，第二二极管的阴极耦接第一桥臂下接点。第二桥臂包含第三二极管与第四二极管，第三二极管的阴极耦接直流正输出接点，第三二极管的阳极耦接第二桥臂上接点，第四二极管的阳极耦接直流负输出接点，第四二极管的阴极耦接第二桥臂下接点。升压电路包含阳极对接于第一接点的两二极管，阴极分别耦接于第一桥臂上接点与第二桥臂上接点、阴极对接于第二接点的两二极管，阳极分别耦接于第一桥臂下接点与第二桥臂下接点，且第二接点耦接第一接点与中心抽头接点，以及四电容耦接次级侧第一接点与次级侧第二接点。通过所提出的隔离型升压转换器，提高升压电路的效率，降低电路元件成本并减小体积。为了能更进一步了解本专利技术为实现预定目的所采取的技术、手段及技术效果，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，相信本专利技术的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而说明书附图仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制者。附图说明图1：为相关技术的非隔离式升压转换器的电路方框图。图2：为相关技术的推挽式转换器的电路图。图3：为相关技术的半桥转换器的电路图。图4：为相关技术的全桥LLC谐振转换器的电路图。图5：为相关技术的半桥LLC谐振转换器的电路图。图6：为相关技术的全桥转换器的电路图。图7：为本专利技术单总线升压架构的隔离型升压转换器的第一实施例的电路图。图8A：为图7操作于第一象限的电流路径示意图。图8B：为图7操作于第三象限的电流路径示意图。图9A：为本专利技术单总线升压架构的隔离型升压转换器的第二实施例的电路图。图9B：为本专利技术单总线升压架构的隔离型升压转换器的第三实施例的电路图。图10：为本专利技术双总线升压架构的隔离型升压转换器的电路图。图11A：为图10操作于第一象限的电流路径示意图。图11B：为图10操作于第三象限的电流路径示意图。图12：为具有图7的单总线升压架构的全桥转换器的电路图。图13：为具有图7的单总线升压架构的半桥转换器的电路图。图14：为具有图7的单总线升压架构的半桥LLC谐振转换器的电路图。图15：为具有图7的单总线升压架构的全桥LLC谐振转换器的电路图。图16：为具有图7的单总线升压架构的推挽式转换器的电路图。图17：为具有图10的双总线升压架构的全桥转换器的电路图。图18：为具有图10的双总线升压架构的半桥转换器的电路图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔离型升压转换器，包含：/n一变压器，包含具有一次级侧第一接点与一次级侧第二接点的一次级侧；/n一第一桥臂，包含一第一二极管与一第二二极管，该第一二极管的阴极耦接一直流正输出接点，该第一二极管的阳极耦接一第一桥臂上接点，该第二二极管的阳极耦接一直流负输出接点，该第二二极管的阴极耦接一第一桥臂下接点；/n一第二桥臂，包含一第三二极管与一第四二极管，该第三二极管的阴极耦接该直流正输出接点，该第三二极管的阳极耦接一第二桥臂上接点，该第四二极管的阳极耦接该直流负输出接点，该第四二极管的阴极耦接一第二桥臂下接点；及/n一升压电路，包含：/n阳极对接于一第一接点的两二极管，阴极分别耦接于该第一桥臂上接点与该第二桥臂上接点；/n阴极对接于一第二接点的两二极管，阳极分别耦接于该第一桥臂下接点与该第二桥臂下接点，且该第二接点耦接该第一接点；及/n至少两电容，耦接该次级侧第一接点与该次级侧第二接点。/n

【技术特征摘要】
20190612 US 62/860,650;20191127 US 16/698,7641.一种隔离型升压转换器，包含：
一变压器，包含具有一次级侧第一接点与一次级侧第二接点的一次级侧；
一第一桥臂，包含一第一二极管与一第二二极管，该第一二极管的阴极耦接一直流正输出接点，该第一二极管的阳极耦接一第一桥臂上接点，该第二二极管的阳极耦接一直流负输出接点，该第二二极管的阴极耦接一第一桥臂下接点；
一第二桥臂，包含一第三二极管与一第四二极管，该第三二极管的阴极耦接该直流正输出接点，该第三二极管的阳极耦接一第二桥臂上接点，该第四二极管的阳极耦接该直流负输出接点，该第四二极管的阴极耦接一第二桥臂下接点；及
一升压电路，包含：
阳极对接于一第一接点的两二极管，阴极分别耦接于该第一桥臂上接点与该第二桥臂上接点；
阴极对接于一第二接点的两二极管，阳极分别耦接于该第一桥臂下接点与该第二桥臂下接点，且该第二接点耦接该第一接点；及
至少两电容，耦接该次级侧第一接点与该次级侧第二接点。


2.如权利要求1所述隔离型升压转换器，其中该至少两电容的数量为四个，分别包含一第一电容、一第二电容、一第三电容以及一第四电容；
其中该第一电容的两端分别耦接于该次级侧第一接点与该第一桥臂上接点；该第二电容的两端分别耦接于该次级侧第二接点与该第二桥臂上接点；该第三电容的两端分别耦接于该次级侧第一接点与该第一桥臂下接点；该第四电容的两端分别耦接于该次级侧第二接点与该第二桥臂下接点。


3.如权利要求1所述隔离型升压转换器，其中该至少两电容的数量为两个，分别包含一第一电容与一第二电容；
其中该第一电容的两端分别耦接于该次级侧第一接点与该第一桥臂上接点；该第二电容的两端分别耦接于该次级侧第二接点与该第二桥臂上接点；该次级侧第一接点耦接该第一桥臂下接点；该次级侧第二接点耦接该第二桥臂下接点。


4.如权利要求1所述隔离型升压转换器，其中该至少两电容的数量为两个，分别包含一第三电容与一第四电容；
其中该第三电容的两端分别耦接于该次级侧第一接点与该第一桥臂下接点；该第四电容的两端分别耦接于该次级侧第二接点与该第二桥臂下接点；该次级侧第一接点耦接该第一桥臂上接点；该次级侧第二接点耦接该第二桥臂上接点。


5.如权利要求2所述隔离型升压转换器，其中该隔离型升压转换器操作于第一象限时：
一主电流流经该次级侧、该第一电容、该第一二极管、该直流正输出接点、该直流负输出接点、该第四二极管、该第四电容以及该次级侧；
一预充电电流流经该次级侧、该第三电容、一第七二极管、一第六二极管、该第二电容以及该次级侧。


6.如权利要求2所述隔离型升压转换器，其中该隔离型升压转换器操作于第三象限时：
一主电流流经该次级侧、该第二电容、该第三二极管、该直流正输出接点、该直流负输出接点、该第二二极管、该第三电容以及该次级侧；
一预充电电流流经该次级侧、该第四电容、一第八二极管、一第五二极管、该第一电容以及该次级侧。


7.如权利要求3所述隔离型升压转换器，其中该隔离型升压转换器操作于第一象限时：
一主电流流经该次级侧、该第一电容、该第一二极管、该直流正输出接点、该直流负输出接点、该第四二极管以及该...

【专利技术属性】
技术研发人员：林鸿杰，高肇利，谢奕平，黄进忠，郭朝龙，黄弘宇，李志贤，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71