电源转换系统技术方案

本技术公开了一种电源转换系统，包括谐振电容C<subgt;r</subgt;、变压器、功率开关器件S1、S2、Q1、Q2，其中功率开关件S1、S2、Q1串联连接，并联在输入正极接口、输入负极接口之间，功率开关件Q2一端与输入负极接口相连；变压器包含原边绕组T<subgt;1</subgt;和两个匝数相同的副边绕组T<subgt;21</subgt;、T<subgt;22</subgt;，谐振电容C<subgt;r</subgt;和原边绕组T<subgt;1</subgt;串联后一端连接在功率开关件S1、S2之间，另一端连接在功率开关件Q2非接地端；两个副边绕组T<subgt;21</subgt;、T<subgt;22</subgt;相串联后一端连接在功率开关器件S2、Q1之间，另一端连接在功率开关器件Q2非接地端；两个副边绕组T<subgt;21</subgt;、T<subgt;22</subgt;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。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电源转换系统。

技术介绍

1、现有的降压大电流输出直流电源转换系统应用多采用混合开关电容变换电路，如图1(出自cn112491269 a电源转换系统)、图2(出自cn111416516 a混合开关电容转换器)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。

2、然而，对于图1的电路，其只能固定输入输出电压变比为4:1，从而限制了其应用范围。实际上，现代数据中心微处理器的板载母线变换器有向8:1、10:1等大电压变比发展的趋势，4:1固定变比的母线变换器难以满足电压变换要求；对于图2的电路，虽然其可以通过改变变压器的匝数比实现灵活的电压变比，但是该电路的变压器存在两个原边绕组和两个副边绕组，复杂的多绕组耦合关系和高频电流回路对变压器设计带来了极大的挑战，一定程度上限制了变换器效率和功率密度的提升。

3、因此，如何发展一种可改善上述现有技术的电源转换系统，实为目前迫切的需求。

技术实现思路

1、本技术所要解决的技术问题是：提供一种电源转换系统，该电源转换系统可灵活实现x:1直流电压变比，其中x可为大于等于5的任意整数，同时该电源转换系统具有开关损耗低、导通损耗低的技术优势，适合应用于数据中心、车载中的母线变换器等。

2、为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案为：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；输出正极接口、输出负极接口间设有输出电容，所述功率开关件s1、功率开关器件s2、功率开关器件q1依次串联连接后连接在输入正极接口、输入负极接口之间；变压器包含一个原边绕组t1和两个副边绕组t21、t22，两个副边绕组匝数相同，谐振电容cr和原边绕组t1串联后一端连接在功率开关件s1、s2之间，另一端连接在功率开关件q2非接地端；且变压器原边绕组t1的同名端位于功率开关件s1和功率开关件s2之间；一个变压器副边绕组t21的同名端与另一个变压器副边绕组t22的异名端相连，且该变压器副边绕组t21的异名端连接到功率开关件s2和功率开关件q1之间，另一个变压器副边绕组t22的同名端连接到功率开关件q2非接地端，功率开关件q2的另一端接输入负极接口；两个副边绕组t21、t22之间的连线上连接输出正极端口；输入电容连接在输入正极接口与输入负极接口或者输出正极端口间；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。

3、作为一种优选的方案，所述功率开关件s1、功率开关件q1由控制信号一控制同时开通及关断，功率开关件s2、功率开关件q2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。

4、作为一种优选的方案，所述原边绕组t1与两个副边绕组t21、t22绕制在同一磁芯柱上。

5、本技术的有益效果是：

6、本技术方案可灵活实现x:1直流电压变比，其中x可为大于等于5的任意整数，使得本技术方案在数据中心48v母线变换器和车载48v母线变换器应用领域具备明显优势。其中，8:1电压变比特别适用于目前基于6v母线架构的48v数据中心微处理器板载母线变换器。

7、且本技术方案的变压器仅包含一个原边绕组和两个副边绕组，相比于现有技术方案，本技术方案绕组数量少，耦合方式简单；同时本技术方案工作模式和变压器高频电流回路简单，从而可以显著降低了变换器的核心器件变压器的设计难度，使得本技术方案更易实现电源的高效率和高功率密度。

8、本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q1、q2可以实现零电流开通和零电流关断，无开关损耗。

9、由于所有功率开关件工作于以软开关运行，变换器开关频率可以提升到高频段(几百千赫兹到几兆赫兹)，从而可以显著减小磁元件体积，获得更高的功率密度。

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【技术保护点】

1.一种电源转换系统，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；输出正极接口、输出负极接口间设有输出电容，其特征在于：所述功率开关件S1、功率开关器件S2、功率开关器件Q1依次串联连接后连接在输入正极接口、输入负极接口之间；变压器包含一个原边绕组T1和两个副边绕组T21、T22，两个副边绕组匝数相同，谐振电容Cr和原边绕组T1串联后一端连接在功率开关件S1、S2之间，另一端连接在功率开关件Q2非接地端；且变压器原边绕组T1的同名端位于功率开关件S1和功率开关件S2之间；一个变压器副边绕组T21的同名端与另一个变压器副边绕组T22的异名端相连，且该变压器副边绕组T21的异名端连接到功率开关件S2和功率开关件Q1之间，另一个变压器副边绕组T22的同名端连接到功率开关件Q2非接地端，功率开关件Q2的另一端接输入负极接口；两个副边绕组T21、T22之间的连线上连接输出正极端口；输入电容连接在输入正极接口与输入负极接口或者输出正极端口间；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。

2.如权利要求1所述的一种电源转换系统，其特征在于：所述功率开关件S1、功率开关件Q1由控制信号一控制同时开通及关断，功率开关件S2、功率开关件Q2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。

3.如权利要求1-2中任一项所述的一种电源转换系统，其特征在于：所述原边绕组T1与两个副边绕组T21、T22绕制在同一磁芯柱上。

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【技术特征摘要】

1.一种电源转换系统，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；输出正极接口、输出负极接口间设有输出电容，其特征在于：所述功率开关件s1、功率开关器件s2、功率开关器件q1依次串联连接后连接在输入正极接口、输入负极接口之间；变压器包含一个原边绕组t1和两个副边绕组t21、t22，两个副边绕组匝数相同，谐振电容cr和原边绕组t1串联后一端连接在功率开关件s1、s2之间，另一端连接在功率开关件q2非接地端；且变压器原边绕组t1的同名端位于功率开关件s1和功率开关件s2之间；一个变压器副边绕组t21的同名端与另一个变压器副边绕组t22的异名端相连，且该变压器副边绕组t21的异名端连接到功率开关件s2和功率开关件q1之间，另一个变压...

【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：