本發(fā)明涉及一種電源，具體是一種電源變換器。

背景技術(shù)：

為了在有限的空間里獲得更大的電源變換能力，在工業(yè)應(yīng)用中對高功率密度的要求越來越高。例如，將電網(wǎng)的交流電能轉(zhuǎn)換為滿足要求的直流電能的AC-DC變換器，其功率密度越來越多地超過1W/cm^3。高功率密度帶來體積小等優(yōu)勢的同時(shí)，也給器件選擇設(shè)計(jì)，散熱，抗干擾等方面帶來了許多挑戰(zhàn)。

為了提高功率密度，需要充分利用各個(gè)空間。目前電源變換器內(nèi)部器件主要焊接在PCB上，如果PCB上的各個(gè)器件高度不一致，那么高度較低器件的上空可能浪費(fèi)。目前功率變換器內(nèi)部體積較大的器件中，功率管，電容，磁性元件都各自有一定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，而且需要根據(jù)功率等因素選擇設(shè)計(jì)不同的器件。特別是磁性元件，由于高功率密度變換器的功率較大，意味著磁性元件的體積也較大，給如何充分利用空間帶來了難題。

電源變換中會(huì)有一定的損耗，這些損耗會(huì)變成熱，而過熱失效是電源變換器主要的失效原因之一，如何散熱是電源變換器設(shè)計(jì)的難題之一。而當(dāng)變換效率一定時(shí)，提高功率密度意味著單位體積的熱量更多，對散熱設(shè)計(jì)的要求也就更高。

現(xiàn)在的電源變換器多數(shù)采用高頻開關(guān)電路，高頻開關(guān)電路在開關(guān)動(dòng)作過程中會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾，將容易被干擾的部分遠(yuǎn)離開關(guān)電路放置是個(gè)普遍的做法。然而在高功率密度里，受空間限制很難做到遠(yuǎn)離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種電源變換器，解決現(xiàn)有技術(shù)中電源變換器，特別是AC-DC變換器在高功率密度時(shí)帶來的對電子器件體積要求高，散熱難，空間干擾大的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種電源變換器，包括變換器輸入端、變換器輸出端、控制器、原邊和副邊，所述原邊包括第一變換器、第二變換器、輸入濾波器和級(jí)間濾波電容，所述副邊包括輸出濾波器和第二變換器，變換器輸入端連接輸入濾波器的輸入端，第一變換器的輸入端連接輸入濾波器的輸出端，第一變壓器的輸出端連接級(jí)間濾波電容，第二變換器的輸入端連接級(jí)間濾波電容，第二變換器的輸出端連接輸出濾波器的輸入端，輸出濾波器的輸出端連接電源變換器的輸出端；

其中，所述第二變換器是一個(gè)隔離變換器，包括PWM單元、隔離變壓器單元和整流單元，PWM單元的輸出連接到隔離變壓器單元的輸入端，隔離變壓器單元的輸出連接到整流單元；

其中，所述的控制器包含第一控制單元、第二控制單元和隔離通訊單元，第一控制單元與原邊相連接，第二控制單元與副邊相連接，兩個(gè)單元之間通過隔離通訊單元相連接。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述隔離變換器由至少兩個(gè)隔離變壓器組成，PWM單元的一個(gè)輸出端接第一隔離變壓器的第一輸入端，PWM單元的另一個(gè)輸出端接最后一個(gè)隔離變壓器的第二輸入端，第一隔離變壓器的第二輸入端接第二隔離變壓器的第一輸入端，依此類推，所有隔離變壓器的第一輸出端同時(shí)接到整流單元的一個(gè)輸入端，所有隔離變壓器的第二輸出端同時(shí)接到整流單元的另一個(gè)輸入端。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述隔離變壓器單元由至少兩個(gè)隔離變壓器組成，PWM單元的一個(gè)輸出端接第一隔離變壓器的第一輸入端，PWM單元的另一個(gè)輸出端接最后一個(gè)隔離變壓器的第二輸入端，第一隔離變壓器的第二輸入端接第二隔離變壓器的第一輸入端，依此類推，所有隔離變壓器的第一輸出端同時(shí)接到整流單元的一個(gè)輸入端，所有隔離變壓器的第二輸出端同時(shí)接到整流單元的另一個(gè)輸入端，依此類推。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述隔離變壓器包含磁芯與繞組，所述繞組圍繞所述磁芯的一個(gè)或者多個(gè)磁柱，所述繞組的中軸方向順風(fēng)道放置。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述隔離通訊電路包含一個(gè)或者多個(gè)數(shù)字通訊單元和一個(gè)或者多個(gè)模擬通訊單元。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述級(jí)間濾波電容由兩組電容組成，其中一組靠近第一變換器放置，另一組靠近第二變換器的PWM單元放置。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述輸出濾波器包含一組或者多組電容單元，每個(gè)電容單元包含兩個(gè)電容和三個(gè)連接線，其中電容一的一端與濾波器的正端相連，電容一的負(fù)端與連接線1的一端相連，連接線1的另一端與濾波器的負(fù)端相連，電容二的一端與濾波器的負(fù)端相連，電容二的另一端與連接線2的一端相連，連接線2的另一端與濾波器的正端相連，連接線3的一端連接到電容一與連接線1相連的地方，連接線3的另一端連接到電容二與連接線2相連的地方。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明電源變換器使用常用規(guī)格的功率器件，通過合理的電路設(shè)計(jì)與布局設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高功率密度AC-DC變換器。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的一種電源變換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的一種電源變換器中隔離變壓器單元的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的一種電源變換器中隔離變壓器單元的另一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例三的一種電源變換器中隔離變壓器單元的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例三的一種電源變換器中隔離變壓器單元的另一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例六的一種電源變換器中級(jí)間濾波電容與變換器開關(guān)單元的位置示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例七的一種電源變換器中輸出濾波電容組的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1-7，一種電源變換器，包括變換器輸入端、變換器輸出端、控制器、原邊和副邊，所述原邊包括第一變換器、第二變換器、輸入濾波器和級(jí)間濾波電容，所述副邊包括輸出濾波器和第二變換器，變換器輸入端連接輸入濾波器的輸入端，第一變換器的輸入端連接輸入濾波器的輸出端，第一變壓器的輸出端連接級(jí)間濾波電容，第二變換器的輸入端連接級(jí)間濾波電容，第二變換器的輸出端連接輸出濾波器的輸入端，輸出濾波器的輸出端連接電源變換器的輸出端；

其中，所述第二變換器是一個(gè)隔離變換器，包括PWM單元、隔離變壓器單元和整流單元，PWM單元的輸出連接到隔離變壓器單元的輸入端，隔離變壓器單元的輸出連接到整流單元；

其中，所述的控制器包含第一控制單元、第二控制單元和隔離通訊單元，第一控制單元與原邊相連接，第二控制單元與副邊相連接，兩個(gè)單元之間通過隔離通訊單元相連接。

隔離變換器由至少兩個(gè)隔離變壓器組成，PWM單元的一個(gè)輸出端接第一隔離變壓器的第一輸入端，PWM單元的另一個(gè)輸出端接最后一個(gè)隔離變壓器的第二輸入端，第一隔離變壓器的第二輸入端接第二隔離變壓器的第一輸入端，依此類推，所有隔離變壓器的第一輸出端同時(shí)接到整流單元的一個(gè)輸入端，所有隔離變壓器的第二輸出端同時(shí)接到整流單元的另一個(gè)輸入端。

隔離變壓器單元由至少兩個(gè)隔離變壓器組成，PWM單元的一個(gè)輸出端接第一隔離變壓器的第一輸入端，PWM單元的另一個(gè)輸出端接最后一個(gè)隔離變壓器的第二輸入端，第一隔離變壓器的第二輸入端接第二隔離變壓器的第一輸入端，依此類推，所有隔離變壓器的第一輸出端同時(shí)接到整流單元的一個(gè)輸入端，所有隔離變壓器的第二輸出端同時(shí)接到整流單元的另一個(gè)輸入端，依此類推。

隔離變壓器包含磁芯與繞組，所述繞組圍繞所述磁芯的一個(gè)或者多個(gè)磁柱，所述繞組的中軸方向順風(fēng)道放置。

隔離通訊電路包含一個(gè)或者多個(gè)數(shù)字通訊單元和一個(gè)或者多個(gè)模擬通訊單元。

級(jí)間濾波電容由兩組電容組成，其中一組靠近第一變換器放置，另一組靠近第二變換器的PWM單元放置。

輸出濾波器包含一組或者多組電容單元，每個(gè)電容單元包含兩個(gè)電容和三個(gè)連接線，其中電容一的一端與濾波器的正端相連，電容一的負(fù)端與連接線1的一端相連，連接線1的另一端與濾波器的負(fù)端相連，電容二的一端與濾波器的負(fù)端相連，電容二的另一端與連接線2的一端相連，連接線2的另一端與濾波器的正端相連，連接線3的一端連接到電容一與連接線1相連的地方，連接線3的另一端連接到電容二與連接線2相連的地方。

本發(fā)明的工作原理是：為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例一：

一種電源變換器，包括：變換器輸入端，變換器輸出端，第一變換器，第二變換器，輸入濾波器，輸出濾波器，級(jí)間濾波電容，控制器，其特征在于，變換器輸入端連接輸入濾波器的輸入端，第一變換器的輸入端連接輸入濾波器的輸出端，第一變壓器的輸出端連接級(jí)間濾波電容，第二變換器的輸入端連接級(jí)間濾波電容，第二變換器的輸出端連接輸出濾波器的輸入端，輸出濾波器的輸出端連接電源變換器的輸出端，所述控制器與前述的一個(gè)或者幾個(gè)部分相連接；

其中，所述第二變換器是一個(gè)隔離DC-DC變換器，包括PWM單元、隔離變壓器單元、整流單元，PWM單元的輸出連接到隔離變壓器單元的輸入端，隔離變壓器單元的輸出連接到整流單元；

其中，所述的控制器包含兩個(gè)相互隔離的兩個(gè)單元，一個(gè)單元與隔離變壓器單元輸入端或者相連的部分相連接，另一個(gè)單元與隔離變壓器單元的輸出端或者相連的部分相連接，兩個(gè)單元之間通過隔離通訊單元相連接。

實(shí)施例二：

如圖2所示，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，其中隔離變壓器單元由至少兩個(gè)隔離變壓器組成，PWM單元的一個(gè)輸出端接第一隔離變壓器的第一輸入端，PWM單元的另一個(gè)輸出端接最后一個(gè)隔離變壓器的第二輸入端，第一隔離變壓器的第二輸入端接第二隔離變壓器的第一輸入端，依此類推，所有隔離變壓器的第一輸出端同時(shí)接到整流單元的一個(gè)輸入端，所有隔離變壓器的第二輸出端同時(shí)接到整流單元的另一個(gè)輸入端。

如圖3所示，如果隔離變壓器單元恰好由兩具變壓器組成，則所述第二隔離變壓器也為最后一個(gè)隔離變壓器。

將變壓器單元用兩個(gè)或者多個(gè)變壓器實(shí)現(xiàn)，可以更容易找到通用的磁芯，可以擁有更大的表面積幫忙散熱，也可以避免超過整個(gè)變換器允許的高度。

實(shí)施例三：

如圖4所示，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，其中隔離變壓器單元由至少兩個(gè)隔離變壓器組成，所有隔離變壓器的第一輸入端同時(shí)接到PWM單元的一個(gè)輸出端，所有隔離變壓器的第二輸入端同時(shí)接到PWM單元的另一個(gè)輸出端，整流單元的一個(gè)輸入端接第一隔離變壓器的第一輸出端，整流單元的另一個(gè)輸入端接最后一個(gè)隔離變壓器的第二輸出端，第一隔離變壓器的第二輸出端接第二隔離變壓器的第一輸出端，依此類推。

如圖5所示，如果隔離變壓器單元恰好由兩具變壓器組成，則所述第二隔離變壓器也為最后一個(gè)隔離變壓器。

將變壓器單元用兩個(gè)或者多個(gè)變壓器實(shí)現(xiàn)，可以更容易找到通用的磁芯，可以擁有更大的表面積幫忙散熱，也可以避免超過整個(gè)變換器允許的高度。

實(shí)施例四：

在實(shí)施例1、或者實(shí)施例2、或者實(shí)施例3中所述的隔離變壓器包含磁芯與繞組，所述繞組圍繞所述磁芯的一個(gè)或者多個(gè)磁柱，所述繞組的中軸方向順風(fēng)道放置。這樣即能保證磁芯與線包都有風(fēng)吹到，還能充分利用線包與所圍繞磁芯間的間隔為所圍繞磁芯進(jìn)行散熱。

實(shí)施例五：

在實(shí)施例1中所述的控制器隔離通訊電路包含一個(gè)或者多個(gè)數(shù)字通訊單元和一個(gè)或者多個(gè)模擬通訊單元。

其中數(shù)字通訊單元可以是帶光耦、數(shù)字信號(hào)隔離器等隔離電路的串行或者并行通訊電路，用于在兩個(gè)控制器之間傳遞各種數(shù)字信號(hào)。

其中模擬通訊單元可以是光耦、數(shù)字信號(hào)隔離器等隔離電路的電路，用于快速傳遞電平信號(hào)。由于傳遞的信號(hào)不需要經(jīng)過數(shù)字編碼、解碼，因此速度快于數(shù)字通訊單元，可以減少信號(hào)傳遞的延時(shí)。

實(shí)施例六：

如圖6所示，實(shí)施例1中所述的級(jí)間濾波電容由兩組組成，其中一組靠近第一變換器放置，另一組靠近第二變換器的PWM單元放置。這樣即滿足開關(guān)單元靠近風(fēng)扇單元的要求，達(dá)到較好的散熱效果，也滿足開關(guān)單元靠近濾波電容的要求，有效減少開關(guān)干擾。

實(shí)施例七：

如圖7所示，實(shí)施例1中所述的輸出濾波器由包含一組或者多組電容單元，每個(gè)電容單元包含兩個(gè)電容，三個(gè)連接線，其中電容一的一端與濾波器的正端相連，電容一的負(fù)端與連接線1的一端相連，連接線1的另一端與濾波器的負(fù)端相連，電容二的一端與濾波器的負(fù)端相連，電容二的另一端與連接線2的一端相連，連接線2的另一端與濾波器的正端相連，連接線3的一端連接到電容一與連接線1相連的地方，連接線3的另一端連接到電容二與連接線2相連的地方。

當(dāng)電源變換器的最高輸出電壓高于單個(gè)電容的電壓，但低于兩個(gè)電容的電壓時(shí)，可以斷開連接線1、連接線2，連通連接線3，在不更改PCB的情況下可以方便地實(shí)現(xiàn)較高電壓的輸出。

當(dāng)電源變換器的最高輸出電壓低于單個(gè)電容的電壓時(shí)，可以連通連接線1、連接線2，斷開連接線3，在不更改PCB的情況下可以方便地實(shí)現(xiàn)較大電流的輸出。

上述電容單元中的電容可以是單個(gè)電容，也可以是兩個(gè)或者兩個(gè)以上電容并聯(lián)。

上述電容單元可以單獨(dú)使用，也可以多個(gè)電容單元并聯(lián)使用。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。