CN105186875A - Dc/dc转换器和电器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种DC/DC转换器和电器。该DC/DC转换器包括：输入滤波电路，用于对输入的直流进行滤波；逆变电路，连接在输入滤波电路的输出端，将直流转换为交流；导流电路，连接在逆变电路的输出端，对逆变电路输出的交流进行整流；倍压电路，连接在导流电路的输出端，调节DC/DC转换器的输出电压；输出滤波电路，连接在倍压电路的输出端，并对倍压电路的输出电压进行滤波。根据本发明的DC/DC转换器，可以有效简化DC/DC转换器的电路结构，并降低DC/DC转换器的成本。
Description
技术领域
本发明涉及电工电子技术领域，具体而言，涉及一种DC/DC转换器和电器。
背景技术
DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。DC/DC转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。根据需求可采用三类控制，PWM控制型、PFM控制型和PFM控制型和PWM控制型。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。目前DC-DC转换器广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。
现有的DC/DC转换器，在变压部分一般采用变压器式电感与分压电路相结合的方式对输出电压进行调整，结构比较复杂，而且输出电压稳定性较低，成本较高。
发明内容
本发明实施例中提供一种DC/DC转换器和电器，可以有效简化DC/DC转换器的电路结构，并降低DC/DC转换器的成本。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种DC/DC转换器，包括：输入滤波电路，用于对输入的直流进行滤波；逆变电路，连接在输入滤波电路的输出端，将直流转换为交流；导流电路，连接在逆变电路的输出端，对逆变电路输出的交流进行整流；倍压电路，连接在导流电路的输出端，调节DC/DC转换器的输出电压；输出滤波电路，连接在倍压电路的输出端，并对倍压电路的输出电压进行滤波。
作为优选，DC/DC转换器还包括隔离变压器，隔离变压器的输入端连接至逆变电路的输出端，隔离变压器的输出端连接至导流电路的输入端。
作为优选，隔离变压器还包括消磁线圈，消磁线圈连接至逆变电路。
作为优选，DC/DC转换器还包括控制器，输出滤波电路上设置有采样电阻，控制器电连接至采样电阻和逆变电路，并根据采样电阻采集的数据对逆变电路进行控制。
作为优选，输入滤波电路包括并联设置的至少一个电容和至少一个电阻。
作为优选，输入滤波电路包括多个电容，多个电容包括电解电容、X电容和Y电容。
作为优选，逆变电路为全桥逆变电路。
作为优选，导流电路包括形成回路的第一支路、第二支路、第一单向导通单元、第二单向导通单元和滤波单元，第一支路和第二支路连接在逆变电路的输出端，第一单向导通单元设置在第一支路上，第二单向导通单元设置在第二支路上，第一单向导通单元和第二单向导通单元反向导通，滤波单元连接在第一单向导通单元的输出端和第二单向导通单元的输入端之间。
作为优选，导流电路还包括泄放支路，泄放支路与滤波单元并联，泄放支路包括串联的第三单向导通单元和泄放电阻。
作为优选，第一单向导通单元包括多个二极管，多个二极管形成并联的至少两组二极管组，各组二极管组串联有至少两个二极管。
作为优选，倍压电路包括为二倍压电路，二倍压电路包括第一极性电容、第二极性电容、第一无极性电容和第二无极性电容，第一极性电容和第一无极性电容并联形成第一并联支路，第二极性电容和第二无极性电容并联形成第二并联支路，第一并联支路和第二并联支路串联。
作为优选，输出滤波电路包括多个并联的电容以及至少一个电阻。
作为优选，电容包括X电容和Y电容，X电容和Y电容均为安规电容。
作为优选，输出滤波电路还包括扼流圈，扼流圈设置在输出滤波电路的输入端和输出端之间。
根据本发明的另一方面，提供了一种电器，包括DC/DC转换器，该DC/DC转换器为上述的DC/DC转换器。
应用本发明的技术方案，DC/DC转换器包括：输入滤波电路，用于对输入的直流进行滤波；逆变电路，连接在输入滤波电路的输出端，将直流转换为交流；导流电路，连接在逆变电路的输出端，对逆变电路输出的交流进行整流；倍压电路，连接在导流电路的输出端，调节DC/DC转换器的输出电压；输出滤波电路，连接在倍压电路的输出端，并对倍压电路的输出电压进行滤波。本发明的DC/DC转换器，通过倍压电路调节转换器的输出电压，有效增加了转换器的电压量程，可以扩大输出电压的可调节范围，增加DC/DC转换器的适用范围，而且使得DC/DC转换器的结构更加简单，成本更低。
附图说明
图1是本发明实施例的DC/DC转换器的结构原理图；
图2是本发明实施例的DC/DC转换器的输入滤波电路的结构原理图；
图3是本发明实施例的DC/DC转换器的逆变电路的结构原理图；
图4是本发明实施例的DC/DC转换器的导流电路的结构原理图；
图5是本发明实施例的DC/DC转换器的倍压电路的结构原理图；
图6是本发明实施例的DC/DC转换器的输出滤波电路的结构原理图；
图7是本发明实施例的DC/DC转换器的隔离变压器的结构原理图。
附图标记说明：1、输入滤波电路；2、逆变电路；3、导流电路；4、倍压电路；5、输出滤波电路；6、隔离变压器；7、消磁线圈；8、第一支路；9、第二支路；10、第一单向导通单元；11、第二单向导通单元；12、滤波单元；13、泄放支路；14、控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
参见图1至图7所示，根据本发明的实施例，DC/DC转换器包括依次串接的输入滤波电路1、逆变电路2、导流电路3、倍压电路4和输出滤波电路5，输入滤波电路1用于对输入的直流进行滤波；逆变电路2连接在输入滤波电路1的输出端，将直流转换为交流；导流电路3连接在逆变电路2的输出端，对逆变电路2输出的交流进行整流；倍压电路4连接在导流电路3的输出端，调节DC/DC转换器的输出电压；输出滤波电路5连接在倍压电路4的输出端，并对倍压电路4的输出电压进行滤波。
该DC/DC转换器在工作时，首先通过输入滤波电路对输入的直流电压进行滤波，滤除电路中的共模、差模参量，然后将滤波后的直流电压输送至逆变电路2，逆变电路2对输入的直流电压进行逆变转换，使得直流电压转换为交流电压，通过驱动信号的控制，可以控制逆变电路2的输出电压。
在将直流电压转换为交流电压之后，逆变电路2将交流电压输送至导流电路3，导流电路3对交流电压进行整流滤波，或者所需的直流电压，之后将该直流电压输送至倍压电路4。
倍压电路4接收到导流电路3整流后的直流电压之后，对直流电压进行倍压处理，使得直流电压的输出电压达到所需电压，然后将处理后的直流电压输送至输出滤波电路5中。倍压电路4可以为二倍压电路、三倍压电路或者其他多倍压电路，具体可以根据实际情况进行调整。
输出滤波电路5对倍压电路4倍压处理后的直流电压进行滤波处理，获得稳定的输出电压，然后输出该直流电压。
本发明的DC/DC转换器，通过倍压电路4来对输出电压进行升压，能够有效简化转换器的电路结构，扩大转换器的工作量程，扩大转换器的适用范围，并可以有效降低转换器的成本。由于倍压电路的电流较小，而可以调节的电压较高，因此也可以增强转换器的使用性能，并提高转换器使用时的安全性。
结合参见图7所示，DC/DC转换器还可以包括隔离变压器6，隔离变压器6的输入端连接至逆变电路2的输出端，隔离变压器6的输出端连接至导流电路3的输入端，以对从逆变电路2进入导流电路3的电压进行电气隔离，提高转换器输出端的安全性能。
隔离变压器是指输入绕组与输出绕组带电气隔离的变压器，隔离变压器用以避免偶然同时触及带电体，变压器的隔离是隔离原副边绕线圈各自的电流。隔离变压器6的主要作用是：使一次侧与二次侧的电气完全绝缘，也使该回路隔离。另外，利用隔离变压器6铁芯的高频损耗大的特点，也可以抑制高频杂波传入控制回路，从而给用电设备提供更加纯净的电源电压。
由于隔离变压器6的次级不和大地相连，且次级任一根线与大地之间没有电位差，因此使用更加安全，可以进一步提高转换器使用时的安全性。
隔离变压器6还包括消磁线圈7，消磁线圈7连接至逆变电路2。该消磁线圈7可以对隔离变压器的输入绕组和输出绕组所产生的磁场进行消磁，进一步提高转换器的抗干扰能力。
在本实施例中，隔离变压器T102和T103均为隔离变压器，变压比为1:1。
在本实施例中，DC/DC转换器还包括控制器14，输出滤波电路5上设置有采样电阻R7，控制器14电连接至采样电阻R7和逆变电路2，从采样电阻R7采集参数信息，并向逆变电路2输出驱动信号。控制器14在采集到采样电阻R7上的参数信息之后，根据采样电阻R7采集的数据对逆变电路2进行驱动控制。
在控制器14内预设有允许电流范围，当控制器14通过采样电阻采集到输出电流之后，将采集到的数值与预设的数值进行比较，如果采集到的数值位于预设数值范围内，则说明接入负载合适，如果采集到的数值位于预设数值范围外，则说明接入负载不合适，需要调整输出电流，或者是需要更换负载。
通过控制器14可以有效判断转换器的接入负载是否合适，使得转换器的使用更加安全可靠。
该控制器14连接至逆变电路2，可以对逆变电路2输出驱动信号，从而控制逆变电路2的输出电压。该控制器14根据采样电阻的反馈信号对该输出电压进行控制，就可以方便地调节输出电压，使得输出电压能够与负载相匹配，调节更加简单，转换器的工作也更加安全。
结合参见图2所示，输入滤波电路1包括并联设置的至少一个电容和至少一个电阻。
在本实施例中，输入滤波电路1包括多个电容，多个电容包括电解电容、X电容和Y电容。具体而言，输入滤波电路1包括并联设置的电阻R1、电容C1、电容X、电容Y1和电容Y2，其中电阻R1一般为阻值大于100KΩ的大电阻，可以吸收浪涌电压，保护连接设备。C1为大容值的电解电容，可以根据用电设备的功率选择容值，可以为一个电解电容或者多个电解电容的并联。优选地，电容X、电容Y1和电容Y2均为安规电容，用于电路中共模、差模参量的滤除。安规电容具有更好的安全性和抗干扰性，可以进一步提高转换器的工作性能。
此处的电阻和电容的数量可以根据实际的需要进行调整，并不局限于上述的个数以及电容的类型。
在输入滤波电路1和逆变电路2之间的连接线路上还串联有采样电阻R2以及对应于该采样电阻R2设置的电流传感器T2或者电流互感器，电流传感器T2连接至控制器14，将采集到的输入电流传输至控制器14，控制器14根据R7上的输出电流对采样电阻R2上的输入电流进行调节，使得R7上的输出电流达到使用要求。
结合参见图3所示，本实施例中的逆变电路2为全桥逆变电路。该全桥逆变电路包括UND1、UND2、UND3、UND4四个IGBT，四个IGBT组成全桥逆变，将直流电压转变为交流电压，通过控制器14的驱动控制，控制输出电压。为了节约成本，此处的IGBT也可以用并联的MOS管来替代。
此处的逆变电路2也可以为其他形式的逆变电路，例如半桥逆变电路等。
结合参见图4所示，本实施例中的导流电路3包括形成回路的第一支路8、第二支路9、第一单向导通单元10、第二单向导通单元11和滤波单元12，第一支路8和第二支路9连接在逆变电路2的输出端，第一单向导通单元10设置在第一支路8上，第二单向导通单元11设置在第二支路9上，第一单向导通单元10和第二单向导通单元11反向导通，滤波单元12连接在第一单向导通单元10的输出端和第二单向导通单元11的输入端之间。
第一单向导通单元10和第二单向导通单元11能够对导流电路3中的电流形成单向导通作用，可以对逆变电路2输出的电压进行整流，同时使得导流电路3形成整流回路，提高导流电路3的整流效果。
第一单向导通单元10包括多个二极管，多个二极管形成并联的至少两组二极管组，各组二极管组串联有至少两个二极管。在本实施例中，多个二极管为四个，二极管D3、D4、D5、D6，其中二极管D3和D4串联，二极管D5和D6串联，串联后的二极管D3和D4与串联后的二极管D5和D6并联。此种结构的好处在于，串联的二极管可以提高第一单向导通单元10的工作性能，即使有个别二极管在工作过程中被击穿，也不会造成第一单向导通单元10的失效，此外，二极管串联也可以提高第一单向导通单元10的耐压性，增加反压承受值。并联的二极管可以形成分流，提高第一单向导通单元10的可通过电流。当然，串联的二级管数量以及并联的二极管数量均不局限于上述实施例，可以根据实际情况进行调整。
第二单向导通单元11包括多个二极管，多个二极管形成并联的至少两组二极管组，各组二极管组串联有至少两个二极管。在本实施例中，多个二极管为四个，二极管D7、D8、D9、D10，其中二极管D7和D8串联，二极管D9和D10串联，串联后的二极管D7和D8与串联后的二极管D9和D10并联。
滤波单元12包括滤波电容C11。
导流电路3还包括泄放支路13，泄放支路13与滤波单元12并联，泄放支路13包括串联的第三单向导通单元和泄放电阻R4。本实施例中的第三单向导通单元为二极管D4，D4和R4一同作为后续倍压电路4里面的电感储能的泄放回路，从而可以进一步提高倍压电路中电感工作时的安全性，使得转换器电路结构更加安全。
结合参见图5所示，倍压电路4包括为二倍压电路，二倍压电路包括第一极性电容C14、第二极性电容C15、第一无极性电容C12和第二无极性电容C13，第一极性电容C14和第一无极性电容C12并联形成第一并联支路，第二极性电容C15和第二无极性电容C13并联形成第二并联支路，第一并联支路和第二并联支路串联。
该二倍压电路工作时，由于隔离变压器6上产生电感电流，在第一单向导通单元10和第二单向导通单元11的单向导通作用下，在电容C12和电容C13的两端均产生同向电压，即电容C12和电容C13两端产生的电压串联，当电容C12和电容C13的规格相同，且电容C12和电容C13两端产生的电压也相同，且均为U时，此时假设C13的低压端1脚的电压为0，则C13的高压端2脚的电压值为U，C13的电压为U，由于C13的高压端2脚与C12的低压端2脚串联，因此C12的低压端电压为U，C12的高压端1脚电压为2U，也即C12和C13串联之后两端的电压为2U，从而实现对输出电压的二倍升压。
两个有极性电容C14和C15可以保证输出滤波电路5的电容C16两端的电压正负极正确，从而保证输出电压的极性正确。
在二倍压电路与导流电路之间的连接电路上还设置有滤波电感L105和L106，能够对经导流电路3的电压进行滤波。
结合参见图6所示，输出滤波电路5包括多个并联的电容以及至少一个电阻。
电容包括X电容和Y电容，X电容和Y电容均为安规电容。
具体而言，输出滤波电路5包括并联的电容C16、电容C18、电容C19、电容C20、电容Y3、电容Y4和电阻R6，其中C16为聚酯电容，目的在于进行直流稳压。C18为大电解电容并联，C19为瓷片电容，C20为聚酯电容，R6一般为阻值大于100KΩ的大电阻。此处的电容用于电路中共模、差模参量的滤除。
在输出滤波电路5的电路上还设置有保险管FU1，保险管FU1设置在总线上，如果转换器有短路情况发生，可以自行熔断，以保证电路安全。在输出滤波电路5的电路上还可以设置压敏电阻，压敏电阻常态下阻值无穷大，在电路发生过压，或有雷击发生，超过其阀值电压压敏电压时，阻值变小，保护后面电路安全。
采样电阻R设置在总线上，用于对输出滤波电路5的负载进行采样，以便控制器14采集负载的接入状况。采样电阻R7为水泥电阻并联所形成的电阻。
输出滤波电路5还包括扼流圈T101，扼流圈T101设置在输出滤波电路5的输入端和输出端之间，其中电容C16、电容C18位于输出滤波电路5的输入端，电容C19、电容C20、电容Y3、电容Y4、电阻R6、保险管FU1和采样电阻R7均位于输出滤波电路5的输出端。扼流圈T101能有效地抑制共模干扰信号(如雷电干扰)，而对线路正常传输的差模信号无影响，因此可以提高输出电压的稳定性。
根据本发明的实施例，电器包括DC/DC转换器，该DC/DC转换器为上述的DC/DC转换器。
当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种DC/DC转换器，其特征在于，包括：
输入滤波电路（1），用于对输入的直流进行滤波；
逆变电路（2），连接在所述输入滤波电路（1）的输出端，将所述直流转换为交流；
导流电路（3），连接在所述逆变电路（2）的输出端，对所述逆变电路（2）输出的交流进行整流；
倍压电路（4），连接在所述导流电路（3）的输出端，调节所述DC/DC转换器的输出电压；
输出滤波电路（5），连接在所述倍压电路（4）的输出端，并对所述倍压电路（4）的输出电压进行滤波。
2.根据权利要求1所述的DC/DC转换器，其特征在于，所述DC/DC转换器还包括隔离变压器（6），所述隔离变压器（6）的输入端连接至所述逆变电路（2）的输出端，所述隔离变压器（6）的输出端连接至所述导流电路（3）的输入端。
3.根据权利要求2所述的DC/DC转换器，其特征在于，所述隔离变压器（6）还包括消磁线圈（7），所述消磁线圈（7）连接至所述逆变电路（2）。
4.根据权利要求1所述的DC/DC转换器，其特征在于，所述DC/DC转换器还包括控制器（14），所述输出滤波电路（5）上设置有采样电阻，所述控制器（14）电连接至所述采样电阻和所述逆变电路（2），并根据所述采样电阻采集的数据对所述逆变电路（2）进行控制。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的DC/DC转换器，其特征在于，所述输入滤波电路（1）包括并联设置的至少一个电容和至少一个电阻。
6.根据权利要求5所述的DC/DC转换器，其特征在于，所述输入滤波电路（1）包括多个电容，所述多个电容包括电解电容、X电容和Y电容。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的DC/DC转换器，其特征在于，所述逆变电路（2）为全桥逆变电路。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的DC/DC转换器，其特征在于，所述导流电路（3）包括形成回路的第一支路（8）、第二支路（9）、第一单向导通单元（10）、第二单向导通单元（11）和滤波单元（12），所述第一支路（8）和所述第二支路（9）连接在所述逆变电路（2）的输出端，所述第一单向导通单元（10）设置在第一支路（8）上，所述第二单向导通单元（11）设置在第二支路（9）上，所述第一单向导通单元（10）和所述第二单向导通单元（11）反向导通，所述滤波单元（12）连接在所述第一单向导通单元（10）的输出端和所述第二单向导通单元（11）的输入端之间。
9.根据权利要求8所述的DC/DC转换器，其特征在于，所述导流电路（3）还包括泄放支路（13），所述泄放支路（13）与所述滤波单元（12）并联，所述泄放支路（13）包括串联的第三单向导通单元和泄放电阻。
10.根据权利要求8所述的DC/DC转换器，其特征在于，所述第一单向导通单元（10）包括多个二极管，多个所述二极管形成并联的至少两组二极管组，各组所述二极管组串联有至少两个所述二极管。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的DC/DC转换器，其特征在于，所述倍压电路（4）包括为二倍压电路，所述二倍压电路包括第一极性电容、第二极性电容、第一无极性电容和第二无极性电容，所述第一极性电容和所述第一无极性电容并联形成第一并联支路，所述第二极性电容和所述第二无极性电容并联形成第二并联支路，所述第一并联支路和所述第二并联支路串联。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的DC/DC转换器，其特征在于，所述输出滤波电路（5）包括多个并联的电容以及至少一个电阻。
13.根据权利要求12所述的DC/DC转换器，其特征在于，所述电容包括X电容和Y电容，所述X电容和Y电容均为安规电容。
14.根据权利要求12所述的DC/DC转换器，其特征在于，所述输出滤波电路（5）还包括扼流圈，所述扼流圈设置在所述输出滤波电路（5）的输入端和输出端之间。
15.一种电器，包括DC/DC转换器，其特征在于，所述DC/DC转换器为权利要求1至14中任一项所述的DC/DC转换器。
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-
2015
- 2015-06-24 CN CN201510355072.2A patent/CN105186875B/zh active Active
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