一種dcdc變換器的制造方法
【專利摘要】本申請提供一種DCDC變換器，所述DCDC變換器包括兩個輸出繞組及兩個整流電路；且兩個整流電路的輸出端串聯連接。相比現有技術增加了一個輸出繞組及整流電路，在不改變與所述DCDC變換器中變壓器原邊繞組相連的器件的電壓和電流應力、且不影響所述DCDC變換器特性的基礎上，實現對所述DCDC變換器升壓比的調節；通過對變壓器繞組匝比的設計及定頻調制，即使輸入電壓范圍較寬，也可保證輸出電壓在可被接受的范圍內，解決了現有技術難適應過寬的輸入輸出電壓范圍的問題。
【專利說明】—種DCDC變換器
【技術領域】
[0001]本發明涉及變換器【技術領域】，尤其涉及一種DCDC變換器。
【背景技術】
[0002]DCDC變換器中的諧振變換器具有諸多優點，如低噪聲、低應力、較少元器件且僅有較少的開關損耗。如圖1所示，所述諧振變換器包括諧振電路101、高頻變壓器102和整流電路103 ;其中諧振電路101可定頻工作在諧振頻率附近，但輸入電壓發生變化時，需要調頻來適應這種電壓變化，隨著頻率的偏移，電路損耗將增加導致系統效率降低；此外變頻控制的非線性特性還可能與電路的負載特性失配而導致電路不能穩定工作。諧振電路101較難適應過寬的輸入輸出電壓范圍，尤其是針對光伏發電等最大功率可能出現在較寬范圍的輸入輸出電壓工作點，這種不適應性表現得更為突出，因此需要對現有的諧振電路拓撲或控制方式進行改進。
【發明內容】
[0003]有鑒于此，本發明提供了一種D⑶C變換器，以解決現有技術難適應過寬的輸入輸出電壓范圍的問題。
[0004]為了實現上述目的，本發明實施例提供的技術方案如下:
[0005]一種D⑶C變換器，所述D⑶C變換器的變壓器包括:第一輸出繞組及第二輸出繞組；所述DCDC變換器包括:與所述第一輸出繞組相連的第一整流電路，及與所述第二輸出繞組相連的第二整流電路；所述第一整流電路與所述第二整流電路的輸出端串聯連接。
[0006]優選的，所述第二整流電路包括:第一開關管、整流器件及電容；其中，
[0007]所述整流器件與所述電容并聯，兩端連接點分別作為所述第二整流電路的輸出端;
[0008]所述第二整流電路的一個輸出端與所述第二輸出繞組的一端相連，所述第二整流電路的另一輸出端通過所述第一開關管與所述第二輸出繞組的另一端相連。
[0009]優選的，所述第二整流電路包括:第一開關管、第二開關管、整流器件及電容；其中，
[0010]所述整流器件與所述電容并聯，兩端連接點分別作為所述第二整流電路的輸出端;
[0011]所述第一開關管的一端與所述第二開關管的一端分別與所述第二輸出繞組的兩端相連，所述第一開關管的另一端與所述第二開關管的另一端相連，連接點與所述第二整流電路輸出端的高電勢端相連；所述第二整流電路輸出端的低電勢端與所述第二輸出繞組的中點相連。
[0012]優選的，所述第二整流電路包括:第一二極管、第二二極管、第一開關管、整流器件及電容；其中，
[0013]所述整流器件與所述電容并聯，兩端連接點分別作為所述第二整流電路的輸出端;
[0014]所述第一二極管的陽極與所述第二二極管的陽極分別與所述第二輸出繞組的兩端相連，所述第一二極管的陰極與所述第二二極管的陰極相連；
[0015]所述第一開關管連接于所述第二整流電路輸出端的高電勢端與所述第一二極管及所述第二二極管的陰極連接點之間；所述第二整流電路輸出端的低電勢端與所述第二輸出繞組的中點相連；或者，所述第一開關管連接于所述第二整流電路輸出端的低電勢端與所述第二輸出繞組的中點之間；所述第一二極管及所述第二二極管的陰極連接點與所述第二整流電路輸出端的高電勢端相連。
[0016]優選的，所述第二整流電路包括:第一開關模塊、第二開關模塊、第三開關模塊、第四開關模塊、整流器件及電容；所述第一開關模塊、所述第二開關模塊、所述第三開關模塊及所述第四開關模塊中至少兩個模塊為開關管，其余模塊為二極管；其中，
[0017]所述第一開關模塊與所述第二開關模塊串聯，連接點與所述第二輸出繞組的一端相連；
[0018]所述第三開關模塊與所述第四開關模塊串聯，連接點與所述第二輸出繞組的另一端相連；
[0019]所述第一開關模塊與所述第二開關模塊的串聯支路與所述第三開關模塊與所述第四開關模塊的串聯支路、所述整流器件以及所述電容并聯，兩端連接點分別作為所述第二整流電路的輸出端。
[0020]優選的，所述第二整流電路包括:第一二級管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一開關管、整流器件及電容；其中，
[0021]所述第一二極管與所述第二二極管串聯，連接點與所述第二輸出繞組的一端相連；
[0022]所述第三二極管與所述第四二極管串聯，連接點與所述第二輸出繞組的另一端相連；
[0023]所述第一二極管與所述第二二極管的串聯支路與所述第三二極管與所述第四二極管的串聯支路并聯，兩端連接點分別為陰極連接點和陽極連接點；
[0024]所述整流器件與所述電容并聯，兩端連接點分別作為所述第二整流電路的輸出端;
[0025]所述第一開關管連接于所述陰極連接點及所述第二整流電路輸出端的高電勢端之間，所述陽極連接點與所述第二整流電路輸出端的低電勢端相連；或者，所述第一開關管連接于所述陽極連接點及所述第二整流電路輸出端的低電勢端之間，所述陰極連接點與所述第二整流電路輸出端的高電勢端相連。
[0026]優選的，所述DCDC變換器中與所述變壓器原邊繞組相連的拓撲為半橋諧振電路、全橋諧振電路、兩電平電路或者多電平電路。
[0027]優選的，所述變壓器中的原邊繞組至少為一個，所述變壓器中的輸出繞組至少為兩個。
[0028]優選的，所述DCDC變換器的控制器控制所述第一整流電路和第二整流電路按照以下模式工作:
[0029]所述控制器控制所述第二整流電路中的第一開關管導通；或者，所述控制器控制所述第二整流電路中的第一開關管工作在占空比可調狀態；
[0030]所述第一整流電路和第二整流電路按等效變壓比進行功率分攤。
[0031]本申請提供一種D⑶C變換器，所述D⑶C變換器包括兩個輸出繞組及兩個整流電路；且兩個整流電路的輸出端串聯連接。相比現有技術增加了一個輸出繞組及整流電路，在不改變與所述DCDC變換器中變壓器原邊繞組相連的器件的電壓和電流應力、且不影響所述Drac變換器特性的基礎上，實現對所述Drac變換器升壓比的調節；通過對變壓器繞組匝比的設計及定頻調制，即使輸入電壓范圍較寬，也可保證輸出電壓在可被接受的范圍內，解決了現有技術難適應過寬的輸入輸出電壓范圍的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1為現有技術提供的一種諧振變換器示意圖；
[0034]圖2為本申請實施例提供的一種D⑶C變換器示意圖；
[0035]圖3為本申請另一實施例提供的一種D⑶C變換器示意圖；
[0036]圖4為本申請另一實施例提供的一種DCDC變換器不意圖；
[0037]圖5為本申請另一實施例提供的一種D⑶C變換器示意圖；
[0038]圖6為本申請另一實施例提供的一種DCDC變換器不意圖；
[0039]圖7為本申請另一實施例提供的一種D⑶C變換器示意圖；
[0040]圖8為本申請另一實施例提供的一種DCDC變換器不意圖；
[0041]圖9為本申請另一實施例提供的一種DCDC變換器不意圖；
[0042]圖10為本申請另一實施例提供的一種DCDC變換器不意圖；
[0043]圖11為本申請另一實施例提供的一種DCDC變換器不意圖；
[0044]圖12為本申請另一實施例提供的一種電路電壓波形圖；
[0045]圖13為本申請另一實施例提供的一種電路電壓波形圖。
【具體實施方式】
[0046]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0047]本發明提供了一種D⑶C變換器，以解決現有技術難適應過寬的輸入輸出電壓范圍的問題。
[0048]具體的，如圖2所示，所述IX:DC變換器的變壓器包括:第一輸出繞組101及第二輸出繞組102 ;所述D⑶C變換器包括:與第一輸出繞組101相連的第一整流電路201，及與第二輸出繞組102相連的第二整流電路202 ;第一整流電路201與第二整流電路202的輸出端串聯連接。
[0049]在具體的應用環境中，第一輸出繞組101及第二輸出繞組102的位置并不限定于圖2所示的形式，可以視其應用環境而定。
[0050]具體的工作原理為:
[0051]所述Drac變換器包括兩個輸出繞組及兩個整流電路；而且兩個第二整流電路的輸出端串聯連接。相比現有技術增加了一個輸出繞組及整流電路，在不改變與所述DCDC變換器中變壓器原邊繞組相連的器件的電壓和電流應力、且不影響所述DCDC變換器特性的基礎上，實現對所述DCDC變換器升壓比的調節；通過對變壓器繞組匝比的設計及定頻調制，即使輸入電壓范圍較寬，也可保證輸出電壓在可被接受的范圍內，解決了現有技術難適應過寬的輸入輸出電壓范圍的問題。
[0052]優選的，第一整流電路201為半波整流電路、全波整流電路、全橋整流電路，或者倍壓整流電路。
[0053]在具體的實際應用中，第一整流電路201可以為半波整流電路、全波整流電路、全橋整流電路，或者倍壓整流電路，或者相應的同步整流電路，及其各自改進電路，此處不做具體限定。
[0054]優選的，如圖3所示或圖4所示，第二整流電路202包括:第一開關管K1、整流器件401及電容C ;其中，
[0055]整流器件401與電容C并聯，兩端連接點分別作為第二整流電路202的輸出端；
[0056]第二整流電路202的一個輸出端與第二輸出繞組102的一端相連，第二整流電路202的另一輸出端通過第一開關管Kl與第二輸出繞組102的另一端相連。
[0057]優選的，如圖5所示，第二整流電路202包括:第一開關管K1、第二開關管K2、整流器件401及電容C ;其中，
[0058]整流器件401與電容C并聯，兩端連接點分別作為第二整流電路202的輸出端；
[0059]第一開關管Kl的一端與第二開關管K2的一端分別與第二輸出繞組102的兩端相連，第一開關管Kl的另一端與第二開關管K2的另一端相連，連接點與第二整流電路202輸出端的高電勢端相連；第二整流電路202輸出端的低電勢端與第二輸出繞組102的中點相連。
[0060]優選的，如圖6所示，第二整流電路202包括:第一二極管D1、第二二極管D2、第一開關管K1、整流器件401及電容C ;其中，
[0061]整流器件401與電容C并聯，兩端連接點分別作為第二整流電路202的輸出端；
[0062]第一二極管Dl的陽極與第二二極管D2的陽極分別與第二輸出繞組102的兩端相連，第一二極管Dl的陰極與第二二極管D2的陰極相連；
[0063]第一開關管Kl連接于第二整流電路202輸出端的高電勢端與第一二極管Dl及第二二極管D2的陰極連接點之間；第二整流電路202輸出端的低電勢端與第二輸出繞組102的中點相連；或者，如圖7所示，第一開關管Kl連接于第二整流電路202輸出端的低電勢端與第二輸出繞組102的中點之間；第一二極管Dl及第二二極管D2的陰極連接點與第二整流電路202輸出端的高電勢端相連。
[0064]優選的，第一二極管Dl與第二二極管D2均為肖特基二極管。
[0065]優選的，如圖8所示，第二整流電路202包括:第一開關模塊301、第二開關模塊302、第三開關模塊303、第四開關模塊304、整流器件401及電容C ;第一開關模塊301、第二開關模塊302、第三開關模塊303及第四開關模塊304中至少兩個模塊為開關管，其余模塊為二極管；其中，
[0066]第一開關模塊301與第二開關模塊302串聯，連接點與第二輸出繞組102的一端相連；
[0067]第三開關模塊303與第四開關模塊304串聯，連接點與第二輸出繞組102的另一端相連；
[0068]第一開關模塊301與第二開關模塊302的串聯支路與第三開關模塊303與第四開關模塊304的串聯支路、整流器件401以及電容C并聯，兩端連接點分別作為第二整流電路202的輸出端。
[0069]優選的，如圖9所示，第二整流電路202包括:第一二級管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第一開關管K1、整流器件401及電容C ;其中，
[0070]第一二極管Dl與第二二極管D2串聯，連接點與第二輸出繞組102的一端相連；
[0071]第三二極管D3與第四二極管D4串聯，連接點與第二輸出繞組102的另一端相連；
[0072]第一二極管Dl與第二二極管D2的串聯支路與第三二極管D3與第四二極管D4的串聯支路并聯，兩端連接點分別為陰極連接點和陽極連接點；
[0073]整流器件401與電容C并聯，兩端連接點分別作為第二整流電路202的輸出端；
[0074]第一開關管Kl連接于陰極連接點及第二整流電路202輸出端的高電勢端之間，陽極連接點與第二整流電路202輸出端的低電勢端相連；或者，如圖10所示，第一開關管Kl連接于陽極連接點及第二整流電路202輸出端的低電勢端之間，陰極連接點與第二整流電路202輸出端的高電勢端相連。
[0075]圖3至圖10均為第二整流電路202的具體實現形式，可以視其應用環境而進行選用，均在此申請保護范圍內。
[0076]優選的，第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3與第四二極管D4均為肖特基二極管。
[0077]優選的，上述實施例中的整流器件401為二極管或者M0SFET。
[0078]優選的，所述第一整流電路為半波整流電路、全波整流電路、全橋整流電路，或者倍壓整流電路。
[0079]優選的，所述DCDC變換器中與所述變壓器原邊繞組相連的拓撲為半橋諧振電路、全橋諧振電路、兩電平電路或者多電平電路。
[0080]優選的，所述變壓器中的原邊繞組至少為一個，所述變壓器中的輸出繞組至少為兩個。
[0081]本發明實施例所提供的所述DCDC變換器中的所述第一整流電路、所述變壓器，及與所述變壓器原邊繞組相連的拓撲，其具體的電路實現形式均不做具體限定，可以視其具體應用環境而定。
[0082]優選的，所述DCDC變換器的控制器控制所述第一整流電路和第二整流電路按照以下模式工作:
[0083]所述控制器控制所述第二整流電路中的第一開關管導通；或者，所述控制器控制所述第二整流電路中的第一開關管工作在占空比可調狀態；
[0084]所述第一整流電路和第二整流電路按等效變壓比進行功率分攤。
[0085]具體的，如圖11所示的LLC諧振變換器，包括:諧振電路101、變壓器102、第一整流電路103、第二整流電路104。
[0086]所述LLC諧振變換器具體的工作模式具體包括:
[0087]一、第二整流電路104不工作，此時該電路工作特性與常規LLC諧振變換器完全一致，這里不再贅述。
[0088]二、第二整流電路104正常工作，具體分為兩種子模式:
[0089]子模式1、開關管S5保持常開狀態；第一整流電路103與第二整流電路104按等效變壓比進行功率分攤；變壓器102原邊的諧振電路101電壓和電流應力不受影響；諧振橋的 ZVS(Zero Voltage Switch,零電壓開關)特性和整流橋的 ZCS(Zero Current Switch,零電流開關)特性也不受影響。圖12所示為輸入電壓Vin與開關管S5兩端電壓Vg5，及濾波電容C3兩端電壓Vc3之間的波形圖。
[0090]子模式2、開關管S5根據需要可工作在占空比D可調狀態，此時開關管S5的開關頻率為原邊橋臂開關管的2倍，假設原邊占空比為Dp且開關頻率為fsw，則S5開關頻率為2*fsw,占空比則不大于2*Dp。此時，第二整流電路104的輸出電壓由占空比決定，功率比仍與電壓比例一致。圖13所示為輸入電壓Vin與開關管S5兩端電壓Vg5，及濾波電容C3兩端電壓Vc3之間的波形圖。
[0091]三、啟動和關閉模式:
[0092]啟動模式下，第二整流電路104切入工作時，可緩慢增加開關管S5的占空比，選擇開關管S5驅動關斷時間與原邊橋臂關斷時間一致；占空比緩慢增加至Dx (Dx〈 = 2*Dp，對應子模式2)或者增加到D = I完全導通(對應子模式I)。
[0093]關閉模式下，第二整流電路104切除時，可緩慢減小開關管S5的占空比直至到零，注意開關管S5驅動關斷時間與原邊橋臂關斷時間一致；也可直接將開關管S5關閉，濾波電容C3逐漸放電減小至二極管Dll的壓降。
[0094]第二整流電路104在開啟時可采用PWM緩起處理，實現輸出電壓的緩變，原則上在設計好關斷時刻的情況下，第二整流電路104可通過調整占空比使得輸出電壓控制更為精確，進一步拓寬輸入電壓工作范圍。
[0095]本發明中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。
[0096]以上僅是本發明的優選實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種DCDC變換器，其特征在于，所述DCDC變換器的變壓器包括:第一輸出繞組及第二輸出繞組；所述DCDC變換器包括:與所述第一輸出繞組相連的第一整流電路，及與所述第二輸出繞組相連的第二整流電路；所述第一整流電路與所述第二整流電路的輸出端串聯連接。
2.根據權利要求1所述的D⑶C變換器，其特征在于，所述第二整流電路包括:第一開關管、整流器件及電容；其中， 所述整流器件與所述電容并聯，兩端連接點分別作為所述第二整流電路的輸出端； 所述第二整流電路的一個輸出端與所述第二輸出繞組的一端相連，所述第二整流電路的另一輸出端通過所述第一開關管與所述第二輸出繞組的另一端相連。
3.根據權利要求1所述的D⑶C變換器，其特征在于，所述第二整流電路包括:第一開關管、第二開關管、整流器件及電容；其中， 所述整流器件與所述電容并聯，兩端連接點分別作為所述第二整流電路的輸出端；所述第一開關管的一端與所述第二開關管的一端分別與所述第二輸出繞組的兩端相連，所述第一開關管的另一端與所述第二開關管的另一端相連，連接點與所述第二整流電路輸出端的高電勢端相連；所述第二整流電路輸出端的低電勢端與所述第二輸出繞組的中點相連。
4.根據權利要求1所述的Drac變換器，其特征在于，所述第二整流電路包括:第一二極管、第二二極管、第一開關管、整流器件及電容；其中， 所述整流器件與所述電容并聯，兩端連接點分別作為所述第二整流電路的輸出端；所述第一二極管的陽極與所述第二二極管的陽極分別與所述第二輸出繞組的兩端相連，所述第一二極管的陰極與所述第二二極管的陰極相連； 所述第一開關管連接于所述第二整流電路輸出端的高電勢端與所述第一二極管及所述第二二極管的陰極連接點之間；所述第二整流電路輸出端的低電勢端與所述第二輸出繞組的中點相連；或者，所述第一開關管連接于所述第二整流電路輸出端的低電勢端與所述第二輸出繞組的中點之間；所述第一二極管及所述第二二極管的陰極連接點與所述第二整流電路輸出端的高電勢端相連。
5.根據權利要求1所述的Drac變換器，其特征在于，所述第二整流電路包括:第一開關模塊、第二開關模塊、第三開關模塊、第四開關模塊、整流器件及電容；所述第一開關模塊、所述第二開關模塊、所述第三開關模塊及所述第四開關模塊中至少兩個模塊為開關管，其余模塊為二極管；其中， 所述第一開關模塊與所述第二開關模塊串聯，連接點與所述第二輸出繞組的一端相連； 所述第三開關模塊與所述第四開關模塊串聯，連接點與所述第二輸出繞組的另一端相連； 所述第一開關模塊與所述第二開關模塊的串聯支路與所述第三開關模塊與所述第四開關模塊的串聯支路、所述整流器件以及所述電容并聯，兩端連接點分別作為所述第二整流電路的輸出端。
6.根據權利要求1所述的D⑶C變換器，其特征在于，所述第二整流電路包括:第一二級管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一開關管、整流器件及電容；其中， 所述第一二極管與所述第二二極管串聯，連接點與所述第二輸出繞組的一端相連；所述第三二極管與所述第四二極管串聯，連接點與所述第二輸出繞組的另一端相連；所述第一二極管與所述第二二極管的串聯支路與所述第三二極管與所述第四二極管的串聯支路并聯，兩端連接點分別為陰極連接點和陽極連接點； 所述整流器件與所述電容并聯，兩端連接點分別作為所述第二整流電路的輸出端； 所述第一開關管連接于所述陰極連接點及所述第二整流電路輸出端的高電勢端之間，所述陽極連接點與所述第二整流電路輸出端的低電勢端相連；或者，所述第一開關管連接于所述陽極連接點及所述第二整流電路輸出端的低電勢端之間，所述陰極連接點與所述第二整流電路輸出端的高電勢端相連。
7.根據權利要求1至6任一所述的DCDC變換器，其特征在于，所述DCDC變換器中與所述變壓器原邊繞組相連的拓撲為半橋諧振電路、全橋諧振電路、兩電平電路或者多電平電路。
8.根據權利要求1至6任一所述的D⑶C變換器，其特征在于，所述變壓器中的原邊繞組至少為一個，所述變壓器中的輸出繞組至少為兩個。
9.根據權利要求6所述的DCDC變換器，其特征在于，所述DCDC變換器的控制器控制所述第一整流電路和第二整流電路按照以下模式工作: 所述控制器控制所述第二整流電路中的第一開關管導通；或者，所述控制器控制所述第二整流電路中的第一開關管工作在占空比可調狀態； 所述第一整流電路和第二整流電路按等效變壓比進行功率分攤。
【文檔編號】H02M3/28GK104410278SQ201410834790
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月26日 優先權日:2014年12月26日
【發明者】劉寶其, 胡兵, 薛麗英, 崔開涌 申請人:陽光電源股份有限公司