低电压应力电源转换系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种低电压应力电源转换系统，包括谐振电容

【技术实现步骤摘要】
低电压应力电源转换系统


[0001]本技术涉及一种低电压应力电源转换系统
。

技术介绍

[0002]现有的降压大电流输出直流低电压应力电源转换系统应用多采用混合开关电容变换电路，如图
1、
图2所示
。
混合开关电容变换电路具有开关损耗小，开关管电流应力小等优势，因此变换器能以较高开关频率
(
几百千赫兹到几兆赫兹
)
工作，从而显著减小变换器磁元件的体积，大幅提升变换器的功率密度
。
[0003]然而，图1和图2中的两种现有电路存在无法实现灵活电压变比的问题
。
对于图1的电路，其只能固定输入输出电压变比为
4:1
，对于图2的电路，其输入输出电压变比最小为
6:1
，虽然可以通过改变变压器绕组的匝数比，以实现
7:1、8:1
等更大电压变比
。
但是实际上，
3:1
，
4:1
，
5:1
等输入输出电压变比对于数据中心及车载应用中的固定电压变比母线变换器更有价值
。
[0004]因此，如何发展一种可改善上述现有技术的低电压应力电源转换系统，实为目前迫切的需求
。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题是：提供一种功率开关件的损耗小的低电压应力电源转换系统，且该低电压应力电源转换系统可灵活实现
X:1
直流电压变比，其中
X/>可为大于2的任意整数，同时该低电压应力电源转换系统具有开关损耗低
、
导通损耗低等技术优势，适合应用于数据中心
、
车载中的母线变换器
。
[0006]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案为：一种低电压应力电源转换系统，包括输入正极接口
、
输入负极接口
、
输出正极接口
、
输出负极接口
、
谐振电容
Cr、
变压器
、
并联在输入正极接口
、
输入负极接口之间的近端功率变换单元和远端功率变换单元，输入正极接口
、
输入负极接口间设有输入电容；输出正极接口
、
输出负极接口间设有输出电容；近端功率变换单元包括串联的近端第一功率开关件
S1、
近端第二功率开关件
S2、
近端第三功率开关件
S3、
近端第四功率开关件
S4
，远端功率变换单元包括串联的远端第一功率开关件
Q1、
远端第二功率开关件
Q2、
远端第三功率开关件
Q3、
远端第四功率开关件
Q4
；
[0007]所述变压器包含一个原边绕组
T1和两个副边绕组
T
21
、T
22
，两个副边绕组匝数相同，谐振电容
C
r
和原边绕组
T1串联后一端连接在近端功率变换单元的近端第一功率开关件
S1、
近端第二功率开关件
S2
之间，另一端连接在远端功率变换单元远端第一功率开关件
Q1、
远端第二功率开关件
Q2
之间；且变压器原边绕组
T1的同名端连接到远端第一功率开关件
Q1
和远端第二功率开关件
Q2
之间；一个变压器副边绕组
T
21
的异名端与另一个变压器副边绕组
T
22
的同名端相连，且该变压器副边绕组
T
21
的同名端连接到远端第三功率开关件
Q3
和远端第四功率开关件
Q4
之间
,
另一个变压器副边绕组
T
22
的异名端连接到近端第三功率开关件
S3
和近端第四功率开关件
S4
之间；
[0008]近端功率变换单元的近端第二功率开关件
S2、
近端第三功率开关件
S3
之间节点与远端功率变换单元的远端第二功率开关件
Q2、
远端第三功率开关件
Q3
之间节点通过导线相连；
[0009]两个副边绕组
T
21
、T
22
之间的连线上连接输出正极端口，输出负极端口通过接线与输入负极端口相连，输出负极端口与输入负极端口间的接线还连接有接地线
。
[0010]作为一种优选的方案，所述近端第一功率开关件
S1、
远端第二功率开关件
Q2、
近端第三功率开关件
S3
，远端第四功率开关件
Q4
由控制信号一控制同时开通及关断，远端第一功率开关件
Q1、
近端第二功率开关件
S2、
远端第三功率开关件
Q3、
近端第四功率开关件
S4
由控制信号二控制同时开通及关断，控制信号一和控制信号二错相
180
度
。
[0011]作为一种优选的方案，所述近端第一功率开关件
S1、
近端第二功率开关件
S2、
近端第三功率开关件
S3、
远端第一功率开关件
Q1、
远端第二功率开关件
Q2、
远端第三功率开关件
Q3
都为
Si MOSFET
或
GaN HEMT
或
SiC MOSFET。
[0012]作为一种优选的方案，所述近端第四功率开关件
S4、
远端第四功率开关件
Q4
为
Si MOSFET
或
GaN HEMT
或
SiC MOSFET
或二极管
。
[0013]作为一种优选的方案，所述原边绕组
T1与两个副边绕组
T
21
、T
22
绕制在同一磁芯柱上
。
[0014]本技术的有益效果是：
[0015]本低电压应力电源转换系统通过控制功率开关件动作，谐振电容
Cr
与变压器的谐振电感产生谐振，从而实现所有功率开关件软开关运行，具体而言，功率开关件
S1、S2、S3、Q1、Q2、Q3
可实现零电压开通，因此无开通损耗；关断损耗被大幅降低
。
功率开关件
S4、Q4
可以实现零电流开通和零电流关断，无开关损耗
。
且近端第二功率开关件
S2
和远端第二功率开关件<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低电压应力电源转换系统，包括输入正极接口
、
输入负极接口
、
输出正极接口
、
输出负极接口
、
谐振电容
C
r
、
变压器
、
并联在输入正极接口
、
输入负极接口之间的近端功率变换单元和远端功率变换单元，输入正极接口
、
输入负极接口间设有输入电容；输出正极接口
、
输出负极接口间设有输出电容；近端功率变换单元包括串联的近端第一功率开关件
S1、
近端第二功率开关件
S2、
近端第三功率开关件
S3、
近端第四功率开关件
S4
，远端功率变换单元包括串联的远端第一功率开关件
Q1、
远端第二功率开关件
Q2、
远端第三功率开关件
Q3、
远端第四功率开关件
Q4
，其特征在于：所述变压器包含一个原边绕组
T1和两个副边绕组
T
21
、T
22
，两个副边绕组匝数相同，谐振电容
C
r
和原边绕组
T1串联后一端连接在近端功率变换单元的近端第一功率开关件
S1、
近端第二功率开关件
S2
之间，另一端连接在远端功率变换单元远端第一功率开关件
Q1、
远端第二功率开关件
Q2
之间；且变压器原边绕组
T1的同名端连接到远端第一功率开关件
Q1
和远端第二功率开关件
Q2
之间；一个变压器副边绕组
T
21
的异名端与另一个变压器副边绕组
T
22
的同名端相连，且该变压器副边绕组
T
21
的同名端连接到远端第三功率开关件
Q3
和远端第四功率开关件
Q4
之间
,
另一个变压器副边绕组
T
22
的异名端连接到近端第三功率开关件
S3
和近端第四功率开关件
S4
...

【专利技术属性】
技术研发人员：任绪甫，龙腾，胥鹏程，
申请(专利权)人：南京能利芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：