电源转换装置制造方法及图纸

本案揭露一种电源转换装置，此电源转换装置包含多电平功率因数校正电路、至少一输出电容、至少一输入电容组、第一谐振转换电路及第二谐振转换电路。至少一输入电容组包含第一输入电容及第二输入电容。至少一输出电容并联连接于多电平功率因数校正电路的一输出部。至少一输入电容组并联连接于至少一输出电容。第二输入电容串联连接于第一输入电容。第一谐振转换电路的输入部并联连接于第一输入电容。第二谐振转换电路的输入部并联连接于第二输入电容。本案的电源转换装置是一种能够使用低压器件减小开关损耗，降低共模噪声，减小输入输出电流纹波，缩小输入电感和电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)滤波器的体积，改善EMI特性的高效率高功率密度的开关电源拓扑结构。关电源拓扑结构。关电源拓扑结构。

【技术实现步骤摘要】
电源转换装置


[0001]本案是有关于一种转换装置，且特别是有关于一种电源转换装置。

技术介绍

[0002]随着开关电源在数据中心、通讯设备等领域的广泛应用，对电源的功率等级、电压等级、效率和功率密度的要求不断提高。为了实现输入电流整形和输出电压的快速调节，在大功率场合下主要使用两级式电路结构，前级为功率因数校正电路(power factor correction,PFC)，后级为谐振变换拓扑的隔离型DC
‑
DC电路。前级的PFC电路常使用升压(BOOST)电路实现，后级的隔离型DC
‑
DC电路主要由逆变电路、谐振电路和整流电路组成，但效率及功率密度不足。由于使用高压器件，难以进一步提高开关频率并改善电路中变压器的热和功率分布以及EMI特性。

技术实现思路

[0003]本案内容的一方面是关于一种电源转换装置，此电源转换装置包含多电平功率因数校正电路、至少一输出电容、至少一输入电容组、第一谐振转换电路及第二谐振转换电路。至少一输入电容组包含第一输入电容及第二输入电容。至少一输出电容并联连接于多电平功率因数校正电路的一输出部。至少一输入电容组并联连接于至少一输出电容。第二输入电容串联连接于第一输入电容。第一谐振转换电路的输入部并联连接于第一输入电容。第二谐振转换电路的输入部并联连接于第二输入电容。
[0004]在一实施例中，至少一输出电容包括工频电容，且至少一输入电容组包括高频电容。
[0005]在一实施例中，多电平功率因数校正电路的输出部包含第一输出端及第二输出端，至少一输出电容包括一第一输出电容；至少一输入电容组包含第一输入电容和第二输入电容；其中第一输出电容的两端分别连接第一输出端及第二输出端；串联连接的第一输入电容和第二输入电容并联连接于第一输出电容。第一谐振转换电路的输入部包含第一输入端及第二输入端，且第一输入端及第二输入端分别连接于第一输入电容的两端。第二谐振转换电路的输入部包含第三输入端及第四输入端，且第三输入端及第四输入端分别连接于第二输入电容的两端；其中第一谐振转换电路的输出部与第二谐振转换电路的输出部并联连接。
[0006]在一实施例中，多电平功率因数校正电路包括电感、第一桥臂和第二桥臂；第一桥臂和第二桥臂均并联连接于第一输出电容的两端；第一桥臂包括上桥臂开关器件和下桥臂开关器件；上桥臂开关器件和下桥臂开关器件串联连接于第一桥臂的中点；第二桥臂包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第一飞跨电容；第一开关与第二开关串联连接于第一点，第二开关与第三开关串联连接于第二桥臂的中点，第三开关和第四开关串联连接于第二点；第一飞跨电容连接在第一点和第二点之间；电感耦接于第二桥臂的中点和第一桥臂的中点之间。
[0007]在一实施例中，上桥臂开关和下桥臂开关器件均为慢速开关；第一开关至第四开关均为快速开关。
[0008]在一实施例中，多电平功率因数校正电路包括电感、第一桥臂和第二桥臂；第一桥臂和第二桥臂均并联连接于第一输出电容的两端；第一桥臂包括第五开关、第六开关、第七开关、第八开关和第二飞跨电容；第五开关和第六开关串联连接于第三点，第六开关和第七开关串联连接于第一桥臂的中点，第七开关和第八开关串联连接于第四点，第二飞跨电容连接在第三点和第四点之间；第二桥臂包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第一飞跨电容；第一开关与第二开关串联连接于第一点，第二开关与第三开关串联连接于第二桥臂的中点，第三开关和第四开关串联连接于第二点；第一飞跨电容连接在第一点和第二点之间；电感耦接于第一桥臂的中点和第二桥臂的中点之间。
[0009]在一实施例中，第一开关至第八开关均为快速开关。
[0010]在一实施例中，快速开关为GaN或者SiC MOSFET。
[0011]在一实施例中，电源转换装置还包括控制器和驱动模块，控制器分别与多个驱动器耦接，驱动模块分别与第一开关至第四开关耦接，控制器根据预设的控制方法产生控制信号，驱动模块接收控制信号并产生多个驱动信号，以驱动第一开关至第四开关导通或关断，其中第一开关和第四开关互补导通，第二开关和第三开关互补导通。
[0012]在一实施例中，电源转换装置，其特征在于，还包括控制器和驱动模块，控制器与驱动模块耦接，驱动模块分别与第一开关至第八开关耦接，控制器根据预设的控制方法产生控制信号，驱动模块接收控制信号并产生多个驱动信号，以驱动第一开关至第八开关导通或关断，其中第一开关至第四开关的驱动信号与第五开关至第八开关的驱动信号相差180
°
。
[0013]在一实施例中，预设控制方法包含载波移相控制方法(carrier phase shift)，或者载波层叠控制方法(carrier disposition)，或者空间矢量调制方法(space vector PWM)。
[0014]在一实施例中，第一谐振转换电路与第二谐振转换电路之间采用移相控制。
[0015]在一实施例中，第一谐振转换电路的驱动信号与第二谐振转换电路的驱动信号相差90度。
[0016]在一实施例中，至少一输出电容包含第一输出电容以及第二输出电容。第二输出电容串联连接于第一输出电容。多电平功率因数校正电路的输出部包含第一输出端及第二输出端，其中串联的第一输出电容及第二输出电容并联连接于第一输出端及第二输出端。至少一输入电容组包含第一输入电容组以及第二输入电容组。第一输入电容组包含第一输入电容以及第二输入电容，其中串联的第一输入电容与第二输入电容并联连接于第一输出电容。第二输入电容组包含第三输入电容以及第四输入电容。第四输入电容串联连接于第三输入电容，其中串联的第三输入电容与第四输入电容并联连接于第二输出电容。电源转换装置还包含第三谐振转换电路以及第四谐振转换电路。第三谐振转换电路的输入部并联连接于第三输入电容。第四谐振转换电路的输入部并联连接于第四输入电容。
[0017]在一实施例中，第一谐振转换电路的该输入部包含一第一输入端及一第二输入端，其中第一输入端及第二输入端分别连接于第一输入电容的两端；第二谐振转换电路的输入部包含一第三输入端及一第四输入端，其中第三输入端及第四输入端分别连接于第二
输入电容的两端；第三谐振转换电路的输入部包含第五输入端及第六输入端，其中第五输入端及第六输入端分别连接于第三输入电容的两端。第四谐振转换电路的输入部包含第七输入端及第八输入端，其中第七输入端及第八输入端分别连接于第四输入电容的两端；其中第一谐振转换电路的输出部、第二谐振转换电路的输出部、第三谐振转换电路的输出部以及第四谐振电路的输出部并联连接。
[0018]在一实施例中，多电平功率因数校正电路包括电感、第一桥臂和第二桥臂；第一桥臂和第二桥臂均并联连接于多电平功率因数校正电路的第一输出端和第二输出端，第一桥臂包括上桥臂开关器件和下桥臂开关器件；上桥臂开关器件和下桥臂开关器件串联连接于第一桥臂的中点；第二桥臂包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一钳位开关和第二钳位开关；第一开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源转换装置，其特征在于，包含：一多电平功率因数校正电路；至少一输出电容，并联连接于该多电平功率因数校正电路的一输出部；至少一输入电容组，并联连接于该至少一输出电容，包含：一第一输入电容；以及一第二输入电容，串联连接于该第一输入电容；一第一谐振转换电路，其输入部并联连接于该第一输入电容；以及一第二谐振转换电路，其输入部并联连接于该第二输入电容。2.根据权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于，该至少一输出电容包括一工频电容，且该至少一输入电容组包括一高频电容。3.根据权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于，该多电平功率因数校正电路的该输出部包含一第一输出端及一第二输出端；该至少一输出电容包括一第一输出电容；该至少一输入电容组包含该第一输入电容和该第二输入电容；其中该第一输出电容的两端分别连接该第一输出端及该第二输出端；串联连接的该第一输入电容和该第二输入电容并联连接于该第一输出电容；该第一谐振转换电路的该输入部包含一第一输入端及一第二输入端，其中该第一输入端及该第二输入端分别连接于该第一输入电容的两端；该第二谐振转换电路的该输入部包含一第三输入端及一第四输入端，其中该第三输入端及该第四输入端分别连接于该第二输入电容的两端；其中，该第一谐振转换电路的输出部与该第二谐振转换电路的输出部并联连接。4.根据权利要求3所述的电源转换装置，其特征在于，该多电平功率因数校正电路包括电感、第一桥臂和第二桥臂；该第一桥臂和该第二桥臂均并联连接于该第一输出电容的两端；该第一桥臂包括上桥臂开关器件和下桥臂开关器件；该上桥臂开关器件和该下桥臂开关器件串联连接于该第一桥臂的中点；该第二桥臂包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第一飞跨电容；该第一开关与该第二开关串联连接于第一点，该第二开关与该第三开关串联连接于该第二桥臂的中点，该第三开关和该第四开关串联连接于第二点；该第一飞跨电容连接在该第一点和该第二点之间；该电感耦接于该第二桥臂的中点和该第一桥臂的中点之间。5.根据权利要求4所述的电源转换装置，其特征在于，该上桥臂开关器件和该下桥臂开关器件均为慢速开关；该第一开关至该第四开关均为快速开关。6.根据权利要求3所述的电源转换装置，其特征在于，该多电平功率因数校正电路包括电感、第一桥臂和第二桥臂；该第一桥臂和该第二桥臂均并联连接于该第一输出电容的两端；该第一桥臂包括第五开关、第六开关、第七开关、第八开关和第二飞跨电容；该第五开关和该第六开关串联连接于第三点，该第六开关和该第七开关串联连接于该第一桥臂的中点，该第七开关和该第八开关串联连接于第四点，该第二飞跨电容连接在该第三点和该第四点之间；该第二桥臂包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第一飞跨电容；该第一开关与该第二开关串联连接于第一点，该第二开关与该第三开关串联连接于该第二桥臂的中点，该第三开关和该第四开关串联连接于第二点；该第一飞跨电容连接在该第一点和该第二点之间；该电感耦接于该第一桥臂的中点和该第二桥臂的中点之间。
7.根据权利要求6所述的电源转换装置，其特征在于，该第一开关至该第八开关均为快速开关。8.根据权利要求5或7所述的电源转换装置，其特征在于，所述快速开关为GaN或者SiC MOSFET。9.根据权利要求4所述的电源转换装置，其特征在于，还包括控制器和驱动模块，该控制器分别与该驱动模块耦接，该驱动模块分别与该第一开关至该第四开关耦接，该控制器根据预设的控制方法产生控制信号，该驱动模块接收该控制信号并产生多个驱动信号，以驱动该第一开关至第四开关导通或关断，其中该第一开关和该第二开关互补导通，该第三开关和该第四开关互补导通。10.根据权利要求6所述的电源转换装置，其特征在于，还包括控制器和驱动模块，该控制器与该驱动模块耦接，该驱动模块分别与该第一开关至该第八开关耦接，该控制器根据预设的控制方法产生控制信号，该驱动模块接收该控制信号并产生多个驱动信号，以驱动该第一开关至第八开关导通或关断，其中该第一开关至第四开关的驱动信号与该第五开关至第八开关的驱动信号相差180
°
。11.根据权利要求9或10所述的电源转换装置，其特征在于，该预设控制方法包含载波移相控制方法(carrier phase shift)，或者载波层叠控制方法(carrier disposition)，或者空间矢量调制方法(space vector PWM)。12.根据权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于，该第一谐振转换电路与该第二谐振转换电路之间采用移相控制。13.根据权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于，该第一谐振转换电路的驱动信号与该第二谐振转换电路的驱动信号相差90度。14.根据权利要求1所述的电源转换装置，其特征在于，该至少一输出电容包含：一第一输出电容；以及一第二输出电容，串联连接于该第一输出电容；其中该多电平功率因数校正电路的该输出部包含一第一输出端及一第二输出端，其中串联的该第一输出电容和该第二输出电容并联连接于该第一输出端及该第二输出端；其中该至少一输入电容组包含：一第一输入电容组，包含该第一输入电容以及该第二输入电容；串联连接的该第一输入电容和该第二输入电容并联连接于该第一输出电容；以及一第二输入电容组，包含：一第三输入电容；以及一第四输入电容，串联连接于该第三输入电容；串联的该第三输入电容与该第四输入电容并联连接于该第二输出电容；该电源转换装置还包含：一第三谐振转换电路，其输入部并联连接于该第三输入电容；以及一第四谐振转换电路，其输入部并联连接于该第四输入电容。15.根据权利要求14所述的电源转换装置，其特征在于，该第一谐振转换电路的该输入部包含一第一输入端及一第二输入端，其中该第一输入端及该第二输入端分别连接于该第一输入电容的两端；
该第二谐振转换电路的该输入部包含一第三输入端及一第四输入端，其中该第三输入端及该第四输入端分别连接于该第二输入电容的两端；该第三谐振转换电路的该输入部包含一第五输入端及一第六输入端，其中该第五输入端及该第六输入端分别连接于该第三输入电容的两端...

【专利技术属性】
技术研发人员：章进法，王艺潮，董慨，杜帅林，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：