專利名稱：適合于高壓輸入大功率輸出的dc/dc變換器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種DC/DC變換器。
背景技術：
隨著電力電子技術的發(fā)展，對電能變換裝置的要求越來越高，特別是對輸入功率 因數的要求越來越高。經三相功率因數校正后，電路的輸出一般可以達到76(T800V，這就要 求提高后級的DC/DC變換器的開關管的電壓等級，使功率開關管的選擇變得困難，增加了 制造成本。而且，為了減小變換器的體積和重量，必須提高開關頻率，就要求實現開關管的 軟開關(即零電壓或零電流)，以減少開關損耗。發(fā)明內容為了克服現有的DC/DC變換器的功率管選擇困難、成本高、開關損耗較大的不足， 本實用新型提供一種能夠有效降低開關管的電壓等級、降低成本、減少開關損耗的適合于 高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種適合于高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器，包括兩個輸入分壓電容串聯組 成輸入分壓電路、第一諧振變換器、第二諧振變換器以及兩個諧振變換器共用的輸出濾波 電容，其中，所述第一諧振變換器和第二諧振變換器采用LLC串聯諧振電路；第一輸入分壓 電容的兩端連接第一諧振變換器的輸入端，所述第一諧振變換器的輸出端連接輸出濾波電 容；第二輸入分壓電容的兩端連接第二諧振變換器的輸入端，所述第二諧振變換器的輸出 端連接輸出濾波電容。其中，第一諧振變換器和第二諧振變換器工作使用交錯并聯(interleave)技術。 第一諧振變換器中Si、S6同時開通和關斷；S2和S5同時開通和關斷，且Si、S2互補導通， 導通時間相同；同樣第二諧振變換器中S3、S8同時開通和關斷；S4和S7同時開通和關斷， 且S3、S4互補導通，導通時間相同；電路工作時通過控制電路使S3在Sl導通(或關斷)一 半時間時開通，就可以實現兩個諧振變換器的交錯并聯。使用交錯并聯技術，可以大大降低 輸出電容上的電流紋波，如圖5，其中113與114分別是兩個變換器的輸出電流，I是113與 114的和，其波動就是電容的紋波電流。進一步，所述輸出濾波電容有兩個，所述第一諧振變換器的輸出端連接第一輸出 濾波電容，所述第二諧振變換器的輸出端連接第二輸出濾波電容，兩個輸出濾波電容并聯。再進一步，所述第一諧振變換器和第二諧振變換器采用全橋LLC串聯諧振電路?；蛘呤撬龅谝恢C振變換器和第二諧振變換器采用半橋LLC串聯諧振電路。更進一步，所述第一諧振變換器的電路結構將第一開關管(Si)、第二開關管 (S2)串聯后，并聯在第一輸入分壓電容的兩端，第五開關管(S5)和第六開關管(S6)串聯 后，也并聯在第一輸入分壓電容的兩端，各個開關管均與對應的二極管并聯；第一諧振電感 (Li)和第一諧振電容(C5)分別與第一變壓器(Tl)的原邊兩端連接，所述第一開關管(Si)、3第二開關管(S2)之間的中間節(jié)點與第一諧振電容(C5)連接，第五開關管(S5)和第六開關 管(S6)之間的中間節(jié)點與第一諧振電感(Li)連接，第一變壓器(Tl)的副邊連接第一整流 電路，所述第一整流電路的輸出連接第一輸出濾波電容(C3)；所述第二諧振變換器的電路結構將第三開關管(S3)、第四開關管(S4)串聯后， 并聯在第二輸入分壓電容的兩端，第七開關管(S7)和第八開關管(S8)串聯后，也并聯在第 二輸入分壓電容的兩端，各個開關管均與對應的二極管并聯；第二諧振電感(L2)和第二諧 振電容(C6)分別與第二變壓器(T2)的原邊兩端連接，所述第三開關管(S3)、第四開關管 (S4)之間的中間節(jié)點與第二諧振電容(C6)連接，第五開關管(S5)和第六開關管(S6)之間 的中間節(jié)點與第二諧振電感(L2)連接，第二變壓器(T2)的副邊連接第二整流電路，所述第 二整流電路的輸出端連接第二輸出濾波電容(C4 )。所述第一整流電路為由四個二極管(D9、D10、DlU D12)組成的全橋整流電路；所 述第二整流電路為由四個二極管(D13、D14、D15、D16 )組成的全橋整流電路。所述第一整流電路和第二整流電路均為同步整流電路。與各個開關管對應的二極管是開關管的寄生二極管或復合二極管。本實用新型的技術構思為通過兩個LLC電路原邊的串聯，使開關管的應力減少 了一半；通過輸出側的交錯并聯使輸出的電流紋波大大降低；保留了 LLC串聯諧振變換器 主開關管在零電壓狀態(tài)下開通和關斷，輸出整流管在零電流狀態(tài)下關斷的特點，而且兩個 變換器具有動態(tài)和靜態(tài)的自主均分輸出功率的能力。本實用新型的有益效果為1、通過電路輸入端的串聯，使開關管的電壓應力降低 為傳統(tǒng)變換器的一半；通過輸出端的交錯并聯使加在輸出濾波電容上的電流紋波比傳統(tǒng)變 換器大大降低，可以有效的減少輸出濾波電容；2、禾Ij用電路的特點，有效實現了兩個諧振變 換器間的靜態(tài)和動態(tài)均流性能，提高了可靠性。
圖1是適合于高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器的電路圖。圖2是圖1所示DC/DC變換器的改進示意圖。圖3是圖2所示DC/DC變換器的改進示意圖。圖4是圖2所示DC/DC變換器的改進示意圖。圖5是變換器A和B的輸出電流示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。參照圖1，一種適合于高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器，包括兩個輸入分壓電 容串聯組成輸入分壓電路1、第一諧振變換器2、第二諧振變換器3以及兩個諧振變換器共 用的輸出濾波電容4，其中，所述第一諧振變換器2和第二諧振變換器3采用LLC串聯諧振 電路；第一輸入分壓電容的兩端連接第一諧振變換器的輸入端，所述第一諧振變換器的輸 出端連接輸出濾波電容；第二輸入分壓電容的兩端連接第二諧振變換器的輸入端，所述第 二諧振變換器的輸出端連接輸出濾波電容。其中，第一諧振變換器和第二諧振變換器工作使用交錯并聯(interleave)技術。4第一諧振變換器中Si、S6同時開通和關斷；S2和S5同時開通和關斷，且Si、S2互補導通， 導通時間相同；同樣第二諧振變換器中S3、S8同時開通和關斷；S4和S7同時開通和關斷， 且S3、S4互補導通，導通時間相同；電路工作時通過控制電路使S3在Sl導通(或關斷)一 半時間時開通，就可以實現兩個諧振變換器的交錯并聯。使用交錯并聯技術，可以大大降低 輸出電容上的電流紋波，如圖5，其中113與114分別是兩個變換器的輸出電流，I是113與 114的和，其波動就是電容的紋波電流。所述輸出濾波電容有兩個，所述第一諧振變換器的輸出端連接第一輸出濾波電 容，所述第二諧振變換器的輸出端連接第二輸出濾波電容，兩個輸出濾波電容并聯。所述第一諧振變換器和第二諧振變換器采用全橋LLC串聯諧振電路?；蛘呤撬?述第一諧振變換器和第二諧振變換器采用半橋LLC串聯諧振電路。全橋LLC串聯諧振電路的具體電路結構為所述第一諧振變換器的電路結構將 第一開關管(Si)、第二開關管(S2)串聯后，并聯在第一輸入分壓電容的兩端，第五開關管 (S5)和第六開關管(S6)串聯后，也并聯在第一輸入分壓電容的兩端，各個開關管均與對應 的二極管并聯；第一諧振電感(Li)和第一諧振電容(C5)分別與第一變壓器(Tl)的原邊兩 端連接，所述第一開關管(Si)、第二開關管(S2)之間的中間節(jié)點與第一諧振電容(C5)連 接，第五開關管(S5)和第六開關管(S6)之間的中間節(jié)點與第一諧振電感(Li)連接，第一 變壓器(Tl)的副邊連接第一整流電路，所述第一整流電路的輸出連接第一輸出濾波電容 (C3)；所述第二諧振變換器的電路結構將第三開關管(S3)、第四開關管(S4)串聯后， 并聯在第二輸入分壓電容的兩端，第七開關管(S7)和第八開關管(S8)串聯后，也并聯在第 二輸入分壓電容的兩端，各個開關管均與對應的二極管并聯；第二諧振電感(L2)和第二諧 振電容(C6)分別與第二變壓器(T2)的原邊兩端連接，所述第三開關管(S3)、第四開關管 (S4)之間的中間節(jié)點與第二諧振電容(C6)連接，第五開關管(S5)和第六開關管(S6)之間 的中間節(jié)點與第二諧振電感(L2)連接，第二變壓器(T2)的副邊連接第二整流電路，所述第 二整流電路的輸出端連接第二輸出濾波電容(C4 )。所述第一整流電路為由四個二極管(D9、D10、DlU D12)組成的全橋整流電路；所 述第二整流電路為由四個二極管(D13、D14、D15、D16 )組成的全橋整流電路。所述第一整流電路和第二整流電路均為同步整流電路。與各個開關管對應的二極管是開關管的寄生二極管或復合二極管。本實施例的工作過程電路工作時，第一諧振變換器2和第二諧振變換器3的開 關管承受的電壓是輸入電壓的一半，而且兩個諧振變換器具有自主平均分配輸出電流的能 力，比如當第一諧振變換器2輸出電流大于第二諧振變換器3時，則第一諧振變換器2的 前級第一輸入分壓電容Cl的電壓下降，相應的第二輸入分壓電容C2的電壓上升，因此第一 諧振變換器2的輸出電流下降，第二諧振變換器3的輸出電流上升，最終使兩個諧振變換器 在穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出電流基本相等。圖2是圖1的改進，即在變壓器副邊分別串聯一個電感(Ls3、Ls4)，也可以利用變 壓器自身的副邊漏感，保證在輸出負載突變的情況下，兩個諧振變換器的動態(tài)均流。在圖2基礎上將增加的電感移動到整流橋后，如圖3的L3、L4。在圖3基礎上將增加的電感耦合，后者直接用一只電感，如圖4的L3。[0036]這幾種電路均能保證在輸出負載突變的情況下，兩個諧振變換器的動態(tài)均流。圖5是變換器A和B的輸出電流(113、114)和總電流(I)，由于輸出交錯并聯的作 用，I的波動大大降低，電流紋波較小，因此輸出濾波電容可以大大減少。
權利要求1.一種適合于高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器，其特征在于所述DC/DC變換器 包括兩個輸入分壓電容串聯組成輸入分壓電路、第一諧振變換器、第二諧振變換器以及兩 個諧振變換器共用的輸出濾波電容，其中，所述第一諧振變換器和第二諧振變換器采用LLC 串聯諧振電路；第一輸入分壓電容的兩端連接第一諧振變換器的輸入端，所述第一諧振變 換器的輸出端連接輸出濾波電容；第二輸入分壓電容的兩端連接第二諧振變換器的輸入 端，所述第二諧振變換器的輸出端連接輸出濾波電容。
2.如權利要求1所述的適合于高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器，其特征在于所 述輸出濾波電容有兩個，所述第一諧振變換器的輸出端連接第一輸出濾波電容，所述第二 諧振變換器的輸出端連接第二輸出濾波電容，兩個輸出濾波電容并聯。
3.如權利要求1或2所述的適合于高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器，其特征在于 所述第一諧振變換器和第二諧振變換器采用全橋LLC串聯諧振電路。
4.如權利要求1或2所述的適合于高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器，其特征在于 所述第一諧振變換器和第二諧振變換器采用半橋LLC串聯諧振電路。
5.如權利要求3所述的適合于高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器，其特征在于所 述第一諧振變換器的電路結構將第一開關管(Si)、第二開關管(S2)串聯后，并聯在第一 輸入分壓電容的兩端，第五開關管(S5)和第六開關管(S6)串聯后，也并聯在第一輸入分壓 電容的兩端，各個開關管均與對應的二極管并聯；第一諧振電感(Li)和第一諧振電容(C5) 分別與第一變壓器(Tl)的原邊兩端連接，所述第一開關管(Si)、第二開關管(S2)之間的中 間節(jié)點與第一諧振電容(C5)連接，第五開關管(S5)和第六開關管(S6)之間的中間節(jié)點與 第一諧振電感(Li)連接，第一變壓器(Tl)的副邊連接第一整流電路，所述第一整流電路的 輸出連接第一輸出濾波電容(C3)；所述第二諧振變換器的電路結構將第三開關管(S3)、第四開關管(S4)串聯后，并聯 在第二輸入分壓電容的兩端，第七開關管(S7)和第八開關管(S8)串聯后，也并聯在第二輸 入分壓電容的兩端，各個開關管均與對應的二極管并聯；第二諧振電感(L2)和第二諧振電 容(C6)分別與第二變壓器(T2)的原邊兩端連接，所述第三開關管(S3)、第四開關管(S4)之 間的中間節(jié)點與第二諧振電容(C6)連接，第五開關管(S5)和第六開關管(S6)之間的中間 節(jié)點與第二諧振電感(L2)連接，第二變壓器(T2)的副邊連接第二整流電路，所述第二整流 電路的輸出端連接第二輸出濾波電容(C4)。
6.如權利要求5所述的適合于高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器，其特征在于所 述第一整流電路為由四個二極管(D9、D10、DlU D12)組成的全橋整流電路；所述第二整流 電路為由四個二極管(D13、D14、D15、D16 )組成的全橋整流電路。
7.如權利要求5所述的適合于高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器，其特征在于所 述第一整流電路和第二整流電路均為同步整流電路。
8.如權利要求5所述的適合于高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器，其特征在于與 各個開關管對應的二極管是開關管的寄生二極管或復合二極管。
9.如權利要求1或2所述的適合于高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器，其特征在于 采用交錯并聯技術，降低輸出電容的紋波電流。
專利摘要一種適合于高壓輸入大功率輸出的DC/DC變換器，包括兩個輸入分壓電容串聯組成輸入分壓電路、第一諧振變換器、第二諧振變換器以及兩個諧振變換器共用的輸出濾波電容，其中，所述第一諧振變換器和第二諧振變換器采用LLC串聯諧振電路；第一輸入分壓電容的兩端連接第一諧振變換器的輸入端，所述第一諧振變換器的輸出端連接輸出濾波電容；第二輸入分壓電容的兩端連接第二諧振變換器的輸入端，所述第二諧振變換器的輸出端連接輸出濾波電容。本實用新型能夠有效降低開關管的電壓等級、降低成本、減少開關損耗，且能有效實現了兩個諧振變換器間的靜態(tài)和動態(tài)均流性能，提高了可靠性。
文檔編號H02M1/14GK201830144SQ20102055217
公開日2011年5月11日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權日2010年3月10日
發(fā)明者易國華, 鄧玉玖, 郭衛(wèi)農 申請人:杭州中恒電氣股份有限公司