用于宽输入高效超薄模块电源的两级DC/DC变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于宽输入高效超薄模块电源的两级DC/DC变换器，包括两开关BUCK‑BOOST（升降压斩波电路）、两个高频隔离变压器，所述两个高频隔离变压器的原边串联后接入一个LLC谐振网络，LLC谐振网络的另一端接入一个桥式电路，桥式电路的另一端接入两开关BUCK‑BOOST（升降压斩波电路），所述两个高频隔离变压器的副边连接一个整流电路。高频变压器一次侧串联/二次侧并联，输出端并联能使两个高频隔离变压器均分输入功率，实现了高频隔离变压器磁均衡分布，同时能使散热均衡，从而提高变换器的可靠性。输入端采用两开关BUCK‑BOOST（升降压斩波电路），可在宽输入电压范围内，实现DC‑DC变换器的高效率转换，并且在典型输入电压条件下获得最佳效率。

【技术实现步骤摘要】
用于宽输入高效超薄模块电源的两级DC/DC变换器
本专利技术属于电力电子技术中功率变化领域，涉及宽输入高电压、输出低压/大电流、高频、高功率密度、超薄模块电源的相关技术，尤其涉及一种用于宽输入高效超薄模块电源的两级DC/DC变换器。
技术介绍
高功率密度DC-DC模块电源广泛应用于现代工业和国防等领域，随着现代科技的发展，对模块电源的功率等级、电压等级、效率以及体积与重量等要求不断提高。目前，国内的大功率全砖模块电源产品主要被国外公司垄断，如美国VICOR、SYNQOR以及日本LAMBDA、COSEL等。相比于国外，国内模块电源的研究起步较晚，总体技术水平相对落后，研究形势相当迫切，已引起国内相关行业及研究者的重视。传统的高功率密度模块电源电路拓扑多采用正激、半桥和全桥等变换器结构，但它们无法实现真正的软开关，使得在高频、高压工作条件下损耗严重，因而制约了开关频率及功率密度的进一步提高。近年来，由于LLC谐振变换器既能彻底实现一次侧开关管的零电压开通（ZVS），又能实现二次侧整流管的零电流关断（ZCS），使之开始大量应用于模块电源中。而在宽输入电压范围应用场合，由于单级LLC谐振变换器频率变化范围较大，不利于谐振参数的优化，还增大了磁心体积，降低了效率。因此，通常采用级联结构。Buck、Boost和Buck-Boost是开关电源中三种最基本的变换器拓扑，分别实现降压、升压以及升降压的功能。三者均能实现高效DC-DC电能变换，其中，Boost变换器的效率随着输入电压的升高而升高，Buck变换器的效率是随着输入电压的升高而降低，而Buck-Boost变换器的效率随输入电压的变化则呈现两头低中间高的趋势。从输入输出电压增益方程来看，Buck-Boost最适合应用于宽输入电压范围的场合。在隔离型LLC谐振变换器中，相较于采用单变压器，多变压器的一次侧串联/二次侧并联方式，能有效减小变压器绕组的磁动势，减小变压器漏感，便于优化谐振参数；同时还可有效分散磁芯发热，提高高频变压器的性能及可靠性。
技术实现思路
本专利技术针对要求电气隔离的应用场合，提供一种用于宽输入高效超薄模块电源的两级DC/DC变换器。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：一种用于宽输入高效超薄模块电源的两级DC/DC变换器，包括两开关BUCK-BOOST（升降压斩波电路）、两个高频隔离变压器，所述两个高频隔离变压器的原边串联后接入一个LLC谐振网络，LLC谐振网络的另一端接入一个桥式电路，桥式电路的另一端接入两开关BUCK-BOOST（升降压斩波电路），所述两个高频隔离变压器的副边连接一个整流电路。进一步地，所述桥式电路为全桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边单绕组，所述整流电路为全桥整流电路，所述整流管为二极管。进一步地，所述桥式电路为全桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边单绕组，所述整流电路为全桥整流电路，所述整流管为MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）。进一步地，所述桥式电路为全桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边双绕组，所述整流电路为全波整流电路，所述整流管为二极管。进一步地，所述桥式电路为全桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边双绕组，所述整流电路为全波整流电路，所述整流管为MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）。进一步地，所述桥式电路为半桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边单绕组，所述整流电路为全桥整流电路，所述整流管为二极管。进一步地，所述桥式电路为半桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边单绕组，所述整流电路为全桥整流电路，所述整流管为MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）。进一步地，所述桥式电路为半桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边双绕组，所述整流电路为全波整流电路，所述整流管为二极管。进一步地，所述桥式电路为半桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边双绕组，所述整流电路为全波整流电路，所述整流管为MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）。本专利技术的有益效果是：一种用于宽输入高效超薄模块电源的两级DC/DC变换器的高频变压器一次侧串联/二次侧并联，输出端并联能使两个高频隔离变压器均分输入功率，实现了高频隔离变压器磁均衡分布，同时能使散热均衡，从而提高变换器的可靠性。输入端采用两开关BUCK-BOOST（升降压斩波电路），可在宽输入电压范围内，实现DC-DC变换器的高效率转换，并且在典型输入电压条件下获得最佳效率。附图说明图1为本专利技术两级级联变换器的第一种实施方式的电路原理图。图2为本专利技术两级级联变换器的第二种实施方式的电路原理图。图3为本专利技术两级级联变换器的第三种实施方式的电路原理图。图4为本专利技术两级级联变换器的第四种实施方式的电路原理图。图5为本专利技术两级级联变换器驱动信号1-6时序图。具体实施方式如图1所示，作为本专利技术的第一种实施方式，主电路包括前级两开关BUCK-BOOST（升降压斩波电路）单元和后级半桥LLC谐振电路单元：前级两开关BUCK-BOOST（升降压斩波电路）由一个储能电感L1、两个开关管S1、S2、两个二极管D1、D2和一个母线电容C1构成，其中：输入Vin正极、开关管S1的漏极相连，输入Vin负极、二极管D1的阳极、开关管S2的源极、母线电容C1的负端和母线Vbus负端相连；储能电感L1的第第一端、开关管S1的源极、二极管D1阴极相连；储能电感L1的第二端、开关管S2的漏极、二极管D2阳极相连；二极管D2阴极、母线电容C1的正端和母线Vbus正端相连。变换器中后级半桥LLC谐振电路单元由一个半桥桥式电路HP，一个谐振网络LLC，两个高频隔离变压器T1、T2，两个整流电路HS1、HS2，一个输出滤波电容C4组成。半桥桥式电路HP由开关管S4、S5组成，谐振网络LLC由一个串联谐振电感L3、两个串联谐振电容C2、C3、两个嵌位二极管D3、D4和变压器T1、T2的原边串联组成，HS1由同步整流管S6、S7组成，HS2由同步整流管S8、S9组成。其中母线Vbus正端、开关管S4漏极、串联谐振电容C2一端、嵌位二极管D3阴极相连；母线Vbus负端、开关管S5源极、串联谐振电容C3二端、嵌位二极管D4阳极相连；开关管S4源极、开关管S5漏极和串联谐振电感L3第一端相连；高频隔离变压器T1、T2的原边为单绕组，副边为双绕组，且高频隔离变压器T1、T2的两个原边绕组串联，高频隔离变压器T1与串联谐振电感L3第二端相连的端口记为端口1，高频隔离变压器T1与副边同步整流管S6漏极相连的端口记为端口2，高频隔离变压器T1与同步整流管S7漏极相连的端口记为端口3，高频隔离变压器T1副边剩余的一个端口记为端口4，则端口1、端口2、端口4为高频隔离变压器T1的一组同名端；高频隔离变压器T2与高频隔离变压器T1相连的端口记为端口5，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于宽输入高效超薄模块电源的两级DC/DC变换器，包括两开关BUCK-BOOST（升降压斩波电路）、两个高频隔离变压器，所述两个高频隔离变压器的原边串联后接入一个LLC 谐振网络，LLC 谐振网络的另一端接入一个桥式电路，桥式电路的另一端接入两开关BUCK-BOOST（升降压斩波电路），所述两个高频隔离变压器的副边连接一个整流电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于宽输入高效超薄模块电源的两级DC/DC变换器，包括两开关BUCK-BOOST（升降压斩波电路）、两个高频隔离变压器，所述两个高频隔离变压器的原边串联后接入一个LLC谐振网络，LLC谐振网络的另一端接入一个桥式电路，桥式电路的另一端接入两开关BUCK-BOOST（升降压斩波电路），所述两个高频隔离变压器的副边连接一个整流电路。


2.根据权利要求1所述的一种用于宽输入高效超薄模块电源的两级DC/DC变换器，其特征在于，所述桥式电路为全桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边单绕组，所述整流电路为全桥整流电路，所述整流管为二极管。


3.根据权利要求1所述的一种用于宽输入高效超薄模块电源的两级DC/DC变换器，其特征在于，所述桥式电路为全桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边单绕组，所述整流电路为全桥整流电路，所述整流管为MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）。


4.根据权利要求1所述的一种用于宽输入高效超薄模块电源的两级DC/DC变换器，其特征在于，所述桥式电路为全桥桥式电路，所述高频变压器的原边单绕组且变压器副边双绕组，所述整流电路为全波整流电路，所述整流管为二极管。


5.根据权利要求1所述的一种用于宽输入高效超薄模块电源的两级DC/DC变换器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：高龙，王雪飞，陈龙，
申请(专利权)人：合肥容杰电子技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34