DC-DC变换器直流输出高频纹波抑制方法技术

本发明专利技术提出DC

【技术实现步骤摘要】
DC
‑
DC变换器直流输出高频纹波抑制方法


[0001]本专利技术涉及功率变换器
，特别涉及高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出高频纹波抑制技术，尤其是DC
‑
DC变换器直流输出高频纹波抑制方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着科技不断发展，手机、电脑之类的便携电子设备市场竞争十分激烈，国内外航天航空特种供电设备研究也热度不减，因此无论是消费类电子产品还是工业界均对轻量化、高效率和高可靠性的功率变换器有了更迫切的需求。变换器的无源元件，特别是储能元件(电感、变压器和电容)往往占整个电路系统不小的体积和重量，缩小无源元件的体积和重量，可以提高功率电路的功率密度。由于提高功率变换器电路的工作频率可以减小每个开关周期传输和存储的能量，从而取得较小的无源元件的数值，因此功率变换器开关频率不断在提高。但是，在几MHz，甚至高达几十MHz开关工作频率下，开关方式工作的直流DC
‑
DC变换器，即使为兼顾效率此时采用谐振变换器电路，即高频DC
‑
DC谐振变换器电路中存在着大量的谐波传输过程，因此变换器直流输出侧存在较大高频纹波。
[0003]现有技术中，为了解决直流输出侧高频纹波过大的问题，高频DC
‑
DC谐振变换器一般在直流输出侧采用多电容并联滤波器，但采用这种方式抑制高频纹波将会存在以下缺陷：
①
在数MHz以上工作频率，并联的电容器之间存在不利的近场耦合，严重降低了高频纹波抑制电路的高频性能；
②
并联高频电容的数量往往会达到十个之多，对功率密度有一定影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出DC
‑
DC变换器直流输出高频纹波抑制方法，能在高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出侧用，具有高频纹波抑制效果好、体积小、成本低等优点。
[0005]本专利技术采用以下技术方案。
[0006]DC
‑
DC变换器直流输出高频纹波抑制方法，所述方法基于高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出高频纹波抑制电路，该电路包括高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出端Vo1(1)、高频纹波抑制电路(2)和负载端Vo(3)；高频纹波抑制电路(2)的滤波电容包括第一电容器(C1)、第二电容器(C2)
……
第n电容器(Cn)；
[0007]高频纹波抑制电路通过V型和倒V型PCB布线方式将n个滤波电容交叉并联，使流过每相邻两个电容器的电流方向均相反，从而使这n个电容器与PCB迹线的寄生参数构成高频特性优秀的滤波器。
[0008]所述第一电容器(C1)的一端与高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出端Vo1的正极相连，所述第一电容器(C1)的另一端连接于高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出端Vo1的负极；所述第二电容器(C2)的一端通过PCB迹线连接于与高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出端Vo1正极相连的第一电容器(C1)的一端，所述第二电容器(C2)的另一端与高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出端Vo1的负极相连；以此类推，所述第n电容器(Cn)的一端通过PCB迹线连接于与高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出端Vo1正极相连的第n
‑
1电容器(Cn
‑
1)的一端，所述第n电容器(Cn)的另一端与高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出端Vo1的负极相连；所述n个电容器中流过每相邻两个电容器的电流方向均相反；所述负载端Vo的正极连接于与高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出端Vo1正极相连的第n电容器(Cn)的一端，所述负载端Vo的负极与高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出端Vo1的负极相连。
[0009]所述n个电容器与高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出端Vo1的负极相连的一端采用过孔via连接。
[0010]所述高频纹波抑制电路中，连接每3个相邻电容器的PCB迹线采用V型和倒V型走线。
[0011]所述高频纹波抑制电路中，第一电容器(C1)、第二电容器(C2)
……
第n电容器(Cn)均为滤波电容，通过V型和倒V型PCB走线方式将n个滤波电容交叉并联，流过每相邻两个电容器的电流方向均相反，连接两电容之间的PCB迹线加长，并与其紧邻的电容成45
°
角，使n个电容器与PCB迹线的寄生参数构成一个高频特性优秀的滤波器，即高频纹波抑制电路等效为一个多级π型滤波器，提升直流输出高频纹波抑制能力。
[0012]所述高频纹波抑制电路等效的多级π型滤波器的等效电路中，Lc1～Lcn、Rc1～Rcn分别为电容器C1～Cn的等效串联电感和等效串联电阻，Ld1～Ldn为每相邻两个电容器之间的回路构成的等效电感，Mc1
‑
Ld1为电容器C1与Ld1的互感，Mc1
‑
c2为电容器C1与C2的互感，以此类推，Mcn
‑
Ldn
‑
1为电容器Cn与Ldn
‑
1的互感，Mcn
‑1‑
cn为电容器Cn
‑
1与Cn的互感；设Ld1＝Ld，Mc1
‑
Ld1＝Mc2
‑
Ld1＝Mcd，Mc1
‑
c2＝Mc，则电压Vo对源Vs的插入增益S
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以公式表示为：
[0013][0014]式中：
[0015][0016]A2＝ω2C(L
C
‑
M
cd
)
‑1‑
jωRC；
[0017][0018]其中两电容间的耦合系数k
c
＝M
c
/L
c
，电容器与Ld之间的耦合系数
[0019]所述高频纹波抑制电路能与高频DC
‑
DC谐振变换器的主电路解耦。
[0020]所述高频纹波抑制电路中，电容器数量n为大于等于2的整数。
[0021]所述高频纹波抑制电路(2)的n个电容器的封装形式为贴片封装。
[0022]所述高频纹波抑制电路还包括PCB迹线以及用于连接n个电容器和PCB迹线的焊盘。
[0023]本专利技术提出的高频纹波抑制电路具有高频纹波抑制效果好、体积小、成本低的特点，特别适用于高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出侧。
[0024]本专利技术具有以下优点：
[0025]①
、将常用的传统多电容并联滤波器中存在的大部分不利近场耦合转变成有利近场耦合，提高了高频纹波抑制电路的高频性能，从而有效抑制高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出端输出的高频纹波，使负载端获得高频分量较少的直流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.DC
‑
DC变换器直流输出高频纹波抑制方法，其特征在于：所述方法基于高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出高频纹波抑制电路，该电路包括高频DC
‑
DC谐振变换器直流输出端Vo1(1)、高频纹波抑制电路(2)和负载端Vo(3)；高频纹波抑制电路(2)的滤波电容包括第一电容器(C1)、第二电容器(C2)
……
第n电容器(Cn)；高频纹波抑制电路通过V型和倒V型PCB布线方式将n个滤波电容交叉并联，使流过每相邻两个电容器的电流方向均相反，从而使这n个电容器与PCB迹线的寄生参数构成高频特性优秀的滤波器。2.根据权利要求1所述的DC
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DC变换器直流输出高频纹波抑制方法，其特征在于：所述第一电容器(C1)的一端与高频DC
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DC谐振变换器直流输出端Vo1的正极相连，所述第一电容器(C1)的另一端连接于高频DC
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DC谐振变换器直流输出端Vo1的负极；所述第二电容器(C2)的一端通过PCB迹线连接于与高频DC
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DC谐振变换器直流输出端Vo1正极相连的第一电容器(C1)的一端，所述第二电容器(C2)的另一端与高频DC
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DC谐振变换器直流输出端Vo1的负极相连；以此类推，所述第n电容器(Cn)的一端通过PCB迹线连接于与高频DC
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DC谐振变换器直流输出端Vo1正极相连的第n
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1电容器(Cn
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1)的一端，所述第n电容器(Cn)的另一端与高频DC
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DC谐振变换器直流输出端Vo1的负极相连；所述n个电容器中流过每相邻两个电容器的电流方向均相反；所述负载端Vo的正极连接于与高频DC
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DC谐振变换器直流输出端Vo1正极相连的第n电容器(Cn)的一端，所述负载端Vo的负极与高频DC
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DC谐振变换器直流输出端Vo1的负极相连；所述n个电容器与高频DC
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DC谐振变换器直流输出端Vo1的负极相连的一端采用过孔via连接。3.根据权利要求2所述的DC
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DC变换器直流输出高频纹波抑制方法，其特征在于：所述高频纹波抑制电路中，连接每3个相邻电容器的PCB迹线采用V型和倒V型走线。4.根据权利要求3所述的DC
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DC变换器直流输出高频纹波抑制方法，其特征在于：所述高频纹波...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛行奎，林友土，董纪清，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：