用于高输入到输出电压转换的DC-DC变换器电路制造技术

本发明专利技术提供串联DC-DC变换器电路设计，以及基于这样的电路设计的DC-DC变换器，这些电路设计和DC-DC变换器提供高输入到输出电压转换。变换器包括谐振回路和用于中断回路电流以产生其中提供零电流和/或零电压切换的接近零损耗“保持”状态而又提供对功率传送量的控制的装置。根据电路设计的一种用于高电压升压比的谐振DC-DC变换器包括：(a)低电压DC-AC变换器；(b)谐振回路；(c)高电压AC-DC变换器；以及(d)(i)不使用变压器的在输入和输出上的共用接地和/或(ii)在谐振回路内的单个高电压可控开关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及功率转换装置，并且更具体而言，涉及用于高输入到输出电压转换的DC-DC变换器。
技术介绍
直流(DC)架构例如用于传输和分布功率是众所周知的。DC架构相对于交流(AC)架构一般提供电功率的高效(低损耗)分布。DC架构的重要性已经由于以下因素而增加，这些因素包括(1)计算和电信设备对DC输入功率的依赖；(2)变速AC和DC驱动对DC输入功率的依赖；以及(3)通过各种可再生能源(如光伏太阳能电池板)的DC功率的产生。DC架构的普遍使用也已经扩展了对DC-DC功率变换器电路的需要。而且，进一步需要高效并且低成本的DC-DC功率变换器电路。至少部分通过减少DC-DC功率变换器的部件，例如通过提供无变压器的DC-DC变换器来实现成本减少。两种最常见的无变压器dc/dc变换器是用于降压电压的如图I中所示的降压变换器10和用于升压电压的如图2中所示的升压变换器12。尽管这两个电路能够在输入到输出电压比接近一时实现很高转换效率，但是在电压比变高时它们的效率小于最优。电路寄生现象引起效率损失以及其它操作问题(包括如二极管前向电压下降、开关和二极管导通损耗、切换损耗、开关电容、电感器绕组电容以及引线和迹线电感等的电路效应)。另外，在现有技术中已知升压变换器特别容易受寄生效应影响并且高效率操作需要低升压比，如 I : 2 或者 I : 3。例如在 N. Mohan、T. Undeland、W. Robbins 的"Powerelectronics converters, applications, and design" (Wiley, 1995)中说明白勺男β样，比 如在I : 10或者以上的范围中的更高升压比由于成本和效率约束而完全不切实际。B. Buti、P. Bartal、I. Nagy 的"Resonant boost converter operating aboveits resonant frequency" (EPE,Dresden, 2005)是谐振DC-DC 功率变换器的不例，其中谐振回路在它的谐振频率受激，以实现高升压/降压转换比，而不使用变压器。D. Jovcic的“Step-up MW dc-dc converter for MW size applications^(Institute of EngineeringTechnology,论文IET-2009-407)提出了基于H桥的谐振DC-DC功率变换器，并且A. Abbas和P. Lehn (A. Abbas、P. Lehn 的“Power electronic circuits for high voltage dc to dcconverters’University of Toronto,Invention disclosure RIS#10001913,2009-03-31)对其进行了修改以求增强模块性。这些现有技术拓扑结构有许多弊端。在 B. Buti、P. Bartal、I. Nagy 的 “Resonant boost converter operating aboveits resonant frequency”(EPE,Dresden, 2005)中公开的变换器需要各自仅被利用一半时间的两个理想或者接近理想匹配的电感器以恰当工作。理想匹配在许多应用中不可行。另夕卜，电感器仅被利用一半时间的事实在效果上使电路的电感要求加倍。这不合需要，因为电感器通常是功率电路中的单个最贵部件。另外,在B. Buti、P. Bartal、I. Nagy的“Resonantboost converter operating above its resonant frequency，，(EPE, Dresden, 2005)中的变换器需要正输入供应和负输入供应二者。这经常不可用。在D. Jovcic 的 “Step-up Mff dc_dc converter for Mff sizeapplications，，(Institute of Engineering Technology, 论文 IET-2009-407)和A. Abbas、P. Lehn 的“Power electronic circuits for high voltage dc to dcconverters，，(University of Toronto, Invention disclosure RIS#10001913,2009-03-31)中公开的变换器使用四个高电压反向阻塞切换器件。对于中频应用(约20kHz-100kHz)，这样的器件不容易获得，因此它们需要通过绝缘栅双极晶体管(“IGBT”)和二极管或者MOSFET和二极管的串联组合创建。这不仅进一步增加系统成本而且它也使变换器的导通损耗接近加倍
技术实现思路
在一个方面，本专利技术是一种用于高电压升压比的谐振dc-dc变换器，其特征在于用于高电压升压比的谐振dc-dc变换器包括低电压全桥或者半桥dc-ac变换器；谐振回路；高电压ac-dc整流器；以及在谐振回路内的高电压可控开关，所述高电压可控开关可操作地用于通过维持开关两端的高电压来中断谐振回路中的电流。在另一方面，本专利技术是一种用于高电压升压比的谐振dc-dc变换器，其特征在于用于高电压升压比的谐振dc-dc变换器包括低电压dc-ac变换器；谐振回路；高电压ac-dc变换器；以及以下各项中的一项或者多项不使用变压器的在输入和输出上的共用接地；以及在谐振回路内的单个高电压可控开关。在又一方面，本专利技术是一种用于高电压升压比的谐振dc-dc变换器，其特征在于用于高电压升压比的谐振dc-dc变换器包括低电压dc-ac变换器；谐振回路；高电压ac-dc变换器；以及在谐振回路电路内的高电压可控开关；其中用于高电压升压比的谐振dc-dc变换器可操作地用于提供以下各项中的一项或者多项(i)用于输入和输出的共用接地平面；以及(ii)在输入与输出之间的变压器。在又一方面，本专利技术是一种用于高电压升压比的谐振dc-dc变换器，其特征在于用于高电压升压比的谐振dc-dc变换器包括低电压dc-ac变换器；谐振回路；高电压ac-dc变换器；在谐振回路的电路内的高电压可控开关；以及用于输入和输出的无需使用变压器的共用接地平面。在另一方面，本专利技术是一种谐振DC-DC变换器，其特征在于谐振DC-DC变换器包括无变压器的DC-DC变换器电路，可操作地用于提供高输入到输出电压转换，所述无变压器的DC-DC变换器电路包括在低电压侧上的全桥变换器；在高电压侧上的半波整流器；以及输入和输出二者共用的接地。在又一方面，本专利技术是一种具有变压器的DC-DC变换器，其特征在于具有变压器的DC-DC变换器包括谐振回路；高电压开关，可与具有变压器的DC-DC变换器的电路一起操作以通过维持高电压开关两端的高电压切换来执行谐振的高电压阻塞而无反向阻塞；在低电压侧上的全桥变换器；以及在高电压侧上的输出整流器。在另一方面，本专利技术是一种提供双极输出的具有变压器的谐振DC-DC升压变换器，其特征在于DC-DC升压变换器包括在变压器上的高电压绕组；两个半波整流器，包括以下各项第一半波整流器，可操作地用于向正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·瓦尔德玛·莱恩，
申请(专利权)人：彼得·瓦尔德玛·莱恩，
类型：
国别省市：