【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种非隔离电压调节变换器。
技术介绍
1、非隔离电压调节变换器可以实现降压、调压等功能，被广泛应用于数据中心电源、通信电源等场合。目前应用于数据中心的电压调节模块多采用倍流整流电路，其典型拓扑如图1和图2所示。相比于带中心抽头的全波整流电路，倍流整流电路具有耦合变压器绕组电流小，耦合变压器结构简单，输出电压纹波小等优势。
2、芯片技术的发展大幅提升了处理器的功率等级，受限于板卡面积和散热能力，未来用于数据中心的电源模块需要更高的效率和功率密度。如图1和图2所示，传统的倍流整流电路具有一个耦合变压器和两个分立的输出电感，较多的磁元件极大地限制了电源模块的功率密度提升，制约了该方案在未来更大功率处理器供电的应用前景。此外，面向人工智能超算处理器(gpu、cpu等)对变换器的动态特性提出了更高的要求，但是传统的倍流整流电路难以同时兼顾效率和动态响应。因为传统的倍流整流电路采用分立输出电感结构，一般输出电感感值需要设计较大以减小稳态电流纹波，从而提升电源模块效率。但是较大的输出电感感值会在负载跳变时极大限制电感电流的变化速率，使其难以快速匹配输出电流，从而降低了电源模块的动态响应速度，对处理器的性能造成影响。
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、本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种非隔离电压调节变换器，该变换器可实现大直流降压比，大电流输出，相比于传统的倍流整流方案，该方案具有更快速动态响
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种非隔离电压调节变换器，包括正输入端子vin+、负输入端子vin-，负输入端子vin-通过导线接地，正输入端子vin+与负输入端子vin-之间设有输入电容cin；设有至少一个电压变换单元组；
3、电压变换单元组包括原副边匝比为n1:n2的第一耦合变压器t1和第二耦合变压器t2、主控开关机构、正输出端子vo+、负输出端子vo-；负输出端子vo-通过导线接地；正输出端子vo+与负输出端子vo-之间设有输出电容co；
4、第二耦合变压器t2副边异名端与第一耦合变压器t1副边同名端串联连接后通过导线连接在远端同步整流开关件q1端部，第二耦合变压器t2副边同名端通过导线连接近端同步整流开关件q2端部；远端同步整流开关件q1、近端同步整流开关件q2的另一端都接地；第二耦合变压器t2副边异名端与第一耦合变压器t1副边同名端之间的线路连接正输出端子vo+；
5、第一耦合变压器t1原边与第二耦合变压器t2原边通过主控开关机构使其一端连接至正输入端子vin+、另一端连接至远端同步整流开关件q1的非接地端；通过对主控开关机构进行脉宽调制控制使得第一耦合变压器t1和第二耦合变压器t2副边端电压高电平与低电平的占空比随之调节，配合远端同步整流开关件q1和近端同步整流开关件q2的开关以实现正输出端子vo+与负输出端子vo-之间电压变换功能。
6、作为一种优选的方案，所述主控开关机构包括一端与正输入端子vin+连接的第一主控开关件s1以及一端与正输入端子vin+连接的第三主控开关件s3；第一主控开关件s1通过导线与第二主控开关件s2相连接，第二主控开关件s2与所述第二耦合变压器t2副边的同名端相连接，第三主控开关件s3通过导线与第四主控开关件s4相连接，第四主控开关件s4与所述第一耦合变压器t1副边的异名端相连接；
7、第一主控开关件s1与第二主控开关件s2之间通过导线与所述第二耦合变压器t2原边的异名端相连接，所述第二耦合变压器t2原边的同名端与所述第一耦合变压器t1原边的异名端相连接；所述第一耦合变压器t1原边的同名端与第三主控开关件s3与第四主控开关件s4之间的导线相连接。
8、作为一种优选的方案，所述主控开关机构包括一端与正输入端子vin+连接的第一主控开关件s1以及一端与正输入端子vin+连接的第三主控开关件s3；第一主控开关件s1通过导线与第二主控开关件s2相连接，第二主控开关件s2与所述第二耦合变压器t2副边的同名端相连接，第三主控开关件s3通过导线与第四主控开关件s4相连接，第四主控开关件s4与所述第一耦合变压器t1副边的异名端相连接；
9、第一主控开关件s1与第二主控开关件s2之间通过设置第一隔直电容cdc1的导线与所述第一耦合变压器t1原边的异名端相连接，所述第一耦合变压器t1原边的同名端与所述第一耦合变压器t1副边的异名端相连接；
10、第三主控开关件s3与第四主控开关件s4之间通过设置第二隔直电容cdc2的导线与所述第二耦合变压器t2原边的同名端相连接，所述第二耦合变压器t2原边的异名端与所述第二耦合变压器t2副边的同名端相连接。
11、作为一种优选的方案，所述主控开关机构包括一端与正输入端子vin+连接的第一主控开关件s1；第一主控开关件s1通过导线与第二主控开关件s2相连接，第二主控开关件s2与所述第二耦合变压器t2副边的同名端相连接，
12、第一主控开关件s1与第二主控开关件s2之间通过设置隔直电容cdc的导线与所述第二耦合变压器t2原边的异名端相连接，所述第二耦合变压器t2原边的同名端与所述第一耦合变压器t1原边的异名端相连接；所述第一耦合变压器t1原边的同名端与所述第一耦合变压器t1副边的异名端相连接。
13、作为一种优选的方案，当只包含一个电压变换单元组的时候，第一主控开关件s1与第四主控开关件s4由pwm信号一控制其开通关断，第二主控开关件s2与第三主控开关件s3由pwm信号二控制其开通关断，pwm信号一与pwm信号二相互错相180度；远端同步整流开关件q1由pwm信号三控制其开通关断，pwm信号三与pwm信号一为互补信号；近端同步整流开关件q2由pwm信号四控制器开通关断，pwm信号四与pwm信号二为互补信号。
14、作为另一种优选的方案，当只包含一个电压变换单元组的时候，第一主控开关件s1由pwm信号一控制其开通关断，第二主控开关件s2由pwm信号二控制其开通关断，pwm信号一与pwm信号二相互错相180度；远端同步整流开关件q1由pwm信号三控制其开通关断，pwm信号三与pwm信号一为互补信号；近端同步整流开关件q2由pwm信号四控制器开通关断，pwm信号四与pwm信号二为互补信号。
15、作为一种优选的方案，第一耦合变压器t1与第二耦合变压器t2绕制在同一磁芯上以使第一耦合变压器t1的第一激磁电感与第二耦合变压器t2的第二激磁电感形成耦合电感。
16、作为一种优选的方案，当包括n个电压变换单元组且n大于等于2时，相邻电压变换单元组的脉宽调制控制信号相互错相180/n度。
17、本专利技术的有益效果是：
18、本技术方案提出了一种基于耦合变压器的非隔离功率变换拓扑，可实现大直流降压比，大电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非隔离电压调节变换器，包括正输入端子Vin+、负输入端子Vin-，负输入端子Vin-通过导线接地，正输入端子Vin+与负输入端子Vin-之间设有输入电容Cin；设有至少一个电压变换单元组，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种非隔离电压调节变换器，其特征在于：所述主控开关机构包括一端与正输入端子Vin+连接的第一主控开关件S1以及一端与正输入端子Vin+连接的第三主控开关件S3；第一主控开关件S1通过导线与第二主控开关件S2相连接，第二主控开关件S2与所述第二耦合变压器T2副边的同名端相连接，第三主控开关件S3通过导线与第四主控开关件S4相连接，第四主控开关件S4与所述第一耦合变压器T1副边的异名端相连接；
3.如权利要求1所述的一种非隔离电压调节变换器，其特征在于：所述主控开关机构包括一端与正输入端子Vin+连接的第一主控开关件S1以及一端与正输入端子Vin+连接的第三主控开关件S3；第一主控开关件S1通过导线与第二主控开关件S2相连接，第二主控开关件S2与所述第二耦合变压器T2副边的同名端相连接，第三主控开关件S3通过导线与第四主控开关件S4
4.如权利要求1所述的一种非隔离电压调节变换器，其特征在于：所述主控开关机构包括一端与正输入端子Vin+连接的第一主控开关件S1；第一主控开关件S1通过导线与第二主控开关件S2相连接，第二主控开关件S2与所述第二耦合变压器T2副边的同名端相连接，
5.如以上权利要求2或3所述的一种非隔离电压调节变换器，其特征在于：当只包含一个电压变换单元组的时候，第一主控开关件S1与第四主控开关件S4由PWM信号一控制其开通关断，第二主控开关件S2与第三主控开关件S3由PWM信号二控制其开通关断，PWM信号一与PWM信号二相互错相180度；远端同步整流开关件Q1由PWM信号三控制其开通关断，PWM信号三与PWM信号一为互补信号；近端同步整流开关件Q2由PWM信号四控制器开通关断，PWM信号四与PWM信号二为互补信号。
6.如以上权利要求4所述的一种非隔离电压调节变换器，其特征在于：当只包含一个电压变换单元组的时候，第一主控开关件S1由PWM信号一控制其开通关断，第二主控开关件S2由PWM信号二控制其开通关断，PWM信号一与PWM信号二相互错相180度；远端同步整流开关件Q1由PWM信号三控制其开通关断，PWM信号三与PWM信号一为互补信号；近端同步整流开关件Q2由PWM信号四控制器开通关断，PWM信号四与PWM信号二为互补信号。
7.如以上权利要求1-4任一项所述的一种非隔离电压调节变换器，其特征在于：第一耦合变压器T1与第二耦合变压器T2绕制在同一磁芯上以使第一耦合变压器T1的第一激磁电感与第二耦合变压器T2的第二激磁电感形成耦合电感。
8.如以上权利要求7所述的一种非隔离电压调节变换器，其特征在于：当包括N个电压变换单元组且N大于等于2时，相邻电压变换单元组的脉宽调制控制信号相互错相180/N度。
...【技术特征摘要】
1.一种非隔离电压调节变换器，包括正输入端子vin+、负输入端子vin-，负输入端子vin-通过导线接地，正输入端子vin+与负输入端子vin-之间设有输入电容cin；设有至少一个电压变换单元组，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种非隔离电压调节变换器，其特征在于：所述主控开关机构包括一端与正输入端子vin+连接的第一主控开关件s1以及一端与正输入端子vin+连接的第三主控开关件s3；第一主控开关件s1通过导线与第二主控开关件s2相连接，第二主控开关件s2与所述第二耦合变压器t2副边的同名端相连接，第三主控开关件s3通过导线与第四主控开关件s4相连接，第四主控开关件s4与所述第一耦合变压器t1副边的异名端相连接；
3.如权利要求1所述的一种非隔离电压调节变换器，其特征在于：所述主控开关机构包括一端与正输入端子vin+连接的第一主控开关件s1以及一端与正输入端子vin+连接的第三主控开关件s3；第一主控开关件s1通过导线与第二主控开关件s2相连接，第二主控开关件s2与所述第二耦合变压器t2副边的同名端相连接，第三主控开关件s3通过导线与第四主控开关件s4相连接，第四主控开关件s4与所述第一耦合变压器t1副边的异名端相连接；
4.如权利要求1所述的一种非隔离电压调节变换器，其特征在于：所述主控开关机构包括一端与正输入端子vin+连接的第一主控开关件s1；第一主控开关件s1通过导线与第二主控开关件s2相连接，第二主控开关件s2与所述第二耦合变压器t2副边的同名端相...
【专利技术属性】
技术研发人员：任绪甫，张金枫，胥鹏程，龙腾，
申请(专利权)人：能利芯上海电子技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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