CN105356755A - 可变匝比输出直流-直流变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可变匝比输出直流-直流变换器，由直流电压源、PWM斩波电路、PWM控制电路、谐振回路、变压器组、匝比切换开关、输出全桥整流电路组成，其中，直流电压源的输出端连接到PWM斩波电路的输入端，所述PWM斩波电路输出端连接到谐振回路的输入端，在谐振回路和输出全桥整流电路之间设置变压器组，在变压器组和输出全桥整流电路之间设置所述匝比切换开关，所述匝比切换开关支持切换连接到副边绕组或抽头绕组用以进行匝比切换。本发明是一种可变匝比输出直流-直流变换器，实现了直流-直流变换器输出电压的可调节范围增大及效率提升。

Description

可变匝比输出直流-直流变换器
技术领域
本发明涉及一种直流变换器，特别涉及一种可以满足宽电压输出要求的可变匝比输出直流-直流变换器。
背景技术
应用于电动汽车充电桩的直流充电模块，为了满足电动汽车不同的充电电压要求，要求直流充电模块有宽电压输出要求。现在的直流充电模块为了获得宽电压输出能力，通常采用的办法是增加模块工作频率的范围，参考附图1所示，此方案的缺点是：模块工作频率范围增加，使工作频率偏离谐振频率越远，会造成模块的效率降低，电磁兼容性(EMC)变差。
因此，亟需一种可变匝比输出直流-直流变换器。
发明内容
本发明的目的是提供一种容易实现软开关，变压器可变匝比输出直流-直流变换器，从而使输出电压的可变范围增大，效率提升。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种可变匝比输出直流-直流变换器，由直流电压源、PWM斩波电路、PWM控制电路、谐振回路、变压器组、匝比切换开关、输出全桥整流电路组成，其中，直流电压源的输出端连接到PWM斩波电路的输入端，所述PWM斩波电路输出端连接到谐振回路的输入端，所述谐振回路由谐振电容、第一谐振电感及第二谐振电感依次串联组成，在谐振回路和输出全桥整流电路之间设置变压器组，变压器组由一个或一个以上的变压器组成，多个变压器之间采用原边绕组串联，副边绕组并联，中心抽头绕组并联的连接方式，谐振回路的第二谐振电感并联于变压器组的原边绕组，变压器组的副边绕组连接到输出全桥整流电路，在变压器组和输出全桥整流电路之间设置所述匝比切换开关，所述匝比切换开关支持切换连接到副边绕组或抽头绕组用以进行匝比切换，PWM控制电路的一端连接在输出全桥整流电路，另一端连接在PWM斩波电路。
所述PWM斩波电路采用下述两种方案之一构成：八个开关管和四个二极管构成的桥式电路；四个开关管构成桥式电路。
所述输出全桥整流电路是由四个二极管构成的桥式整流电路。
所述PWM控制电路包括有驱动电路、PWM调制电路、隔离电路、PID调节器、基准电压电路。
所述第一谐振电感和第二谐振电感采用外置谐振电感、利用变压器的漏电感或激励电感。
所述匝比切换开关实现全桥整流电路的输入端一侧是与变压器副边绕组连接或是与中心抽头绕组连接的功能，匝比切换开关采用单个继电器，或者两个继电器并联，或者开关管串并联组成。
所述谐振电容，第一谐振电感提供的第一谐振频率与PWM控制电路的输出脉冲频率相同。
所述直流电压源的输出端跨接有输入滤波器，所述输出全桥整流电路的输出端跨接有输出滤波器。
本直流-直流变换器匝比切换时的工作原理如附图2所示，简单说明如下：定义一个参考电压Vref及回滞电压ΔV，检测输出电压V，当满足V≥Vref+ΔV时，匝比切换开关切换至变压器副边绕组处，此时变压器原副比的匝比为N1，输出端可获得高电压输出，当检测输出电压V满足V≤Vref-ΔV时，匝比切换开关切换至变压器的中心抽头绕组处，此时变压器原副边的匝比为N2，输出端获得低一级的电压输出。直流-直流变换器工作于固定的第一谐振频率fs处，通过调整输入侧电压Vin可调整输出Vo，只有当需要输出的电压Vo超出Vin的调整范围时，才通过改变直流-直流变换器的工作频率来改变直流-直流变换器的电压增益，以满足输出电压的要求。在匝比切换开关的切换过程中，PWM斩波器处于不工作状态，当匝比切换动作完成后，PWM斩波器开始正常工作。
综上，与现有技术相比，本发明的可变匝比输出直流-直流变换器，通过变压器副边的匝比切换开关来改变变压器绕组的匝比，可以灵活满足宽电压输出范围要求，且让直流-直流变换器在满足宽范围输出电压要求时可工作于第一谐振频率处，提高直流-直流变换器的效率。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为目前现有直流-直流变换器的电路示意图。
图2为本发明可变匝比输出直流-直流变换器匝比切换时工作原理示意图。
图3为本发明可变匝比输出直流-直流变换器的第一个实施例电路示意图。
图4为本发明可变匝比输出直流-直流变换器的第二个实施例电路示意图。
图5为本发明可变匝比输出直流-直流变换器的第三个实施例电路示意图。
图6为本发明可变匝比输出直流-直流变换器的第四个实施例电路示意图。
图7为本发明可变匝比输出直流-直流变换器的第五个实施例电路示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
实施例一
以图3为例，说明本发明的关键实施例方案，本发明实施例提供了一种可变匝比输出直流-直流变换器，由直流电压源1、PWM斩波电路2、PWM控制电路7、谐振回路3、变压器组4、匝比切换开关5、输出全桥整流电路6组成，其中，直流电压源1的输出端连接到PWM斩波电路2的输入端，所述PWM斩波电路2输出端连接到谐振回路3的输入端，所述谐振回路3由谐振电容Cr、第一谐振电感Lr及第二谐振电感Lm依次串联组成，在谐振回路3和输出全桥整流电路6之间设置变压器组4，变压器组4由一个或一个以上的变压器组成，多个变压器之间采用原边绕组串联，副边绕组并联，中心抽头绕组并联的连接方式，谐振回路3的第二谐振电感并联于变压器组的原边绕组，变压器组4的副边绕组连接到输出全桥整流电路，在变压器组4和输出全桥整流电路6之间设置所述匝比切换开关5，所述匝比切换开关5支持切换连接到副边绕组或抽头绕组用以进行匝比切换，PWM控制电路7的一端连接在输出全桥整流电路6，另一端连接在PWM斩波电路2。
于本实施例中，所述PWM斩波电路2采用八个开关管和四个二极管构成桥式电路；
于本实施例中，所述输出全桥整流电路6是由四个二极管构成的桥式整流电路。
于本实施例中，所述PWM控制电路7分别输出占空比为D和占空比为1-D，开关频率为fs的方波至PWM斩波电路2，包括有驱动电路、PWM调制电路、隔离电路、PID(比例、积分、微分)调节器、基准电压电路。
于本实施例中，谐振回路3由谐振电容，第一谐振电感Lr，第二谐振电感Lm串联组成，第一谐振电感Lr与谐振电容Cr串联组成第一谐振滤波电路，滤除高次谐波，允许基波电流通过，该第一谐振滤波电路提供第一谐振频率fr1，使第一谐振频率fr1与PWM电路控制的开关频率fs大小相同，第二谐振电感Lm、第一谐振电感Lr与谐振电容Cr串联组成第二谐振滤波电路，该第二谐振滤波电路提供第二谐振频率fr2，fr2<fs。
于本实施例中，所述第一谐振电感和第二谐振电感采用外置谐振电感、利用变压器的漏电感或激励电感，外置第一电感时，第一谐振电感可以是Lr是外置第一电感及变压器的漏电感之和，上述第二谐振电感Lm可直接采用变压器T的激磁电感，也可另设外置第二电感。。
于本实施例中，所述匝比切换开关5实现输出全桥整流电路的输入端一侧是与变压器副边绕组连接或是与中心抽头绕组连接的功能，所述匝比切换开关5采用单个继电器，或者两个继电器并联，或者开关管串并联组成。
于本实施例中，所述匝比切换开关5的一侧与四个二极管组成的整流桥二极管D1、D2中间相连，整流桥二极管的D3、D4的中间与变压器的副边绕组相连。
于本实施例中，所述谐振电容，第一谐振电感提供的第一谐振频率与PWM控制电路的输出脉冲频率相同。
于本实施例中，所述直流电压源1的输出端跨接有输入滤波器8，输入滤波器8包括输入滤波器Cin1，Cin2，输入滤波器Cin1，Cin2串联后与PWM斩波电路2并联，所述输出全桥整流电路6的输出端跨接有输出滤波器Co9。
本直流-直流变换器匝比切换时的工作原理简单说明如下：定义一个参考电压Vref及回滞电压ΔV，检测输出电压V，当满足V≥Vref+ΔV时，匝比切换开关切换至变压器副边绕组处，此时变压器原副比的匝比为N1，输出端可获得高电压输出，当检测输出电压V满足V≤Vref-ΔV时，匝比切换开关切换至变压器的中心抽头绕组处，此时变压器原副边的匝比为N2，输出端获得低一级的电压输出。直流-直流变换器工作于固定的第一谐振频率fs处，通过调整输入侧电压Vin可调整输出Vo，只有当需要输出的电压Vo超出Vin的调整范围时，才通过改变直流-直流变换器的工作频率来改变直流-直流变换器的电压增益，以满足输出电压的要求。在匝比切换开关的切换过程中，PWM斩波电路处于不工作状态，当匝比切换动作完成后，PWM斩波器开始正常工作。
实施例二
如图4所示，本实施例与实施例1相比，不同之处在于，谐振电容Cr直接与变压器T1及第一谐振电感Lr相连。
实施例三
如图5所示，本实施例与实施例1相比，不同之处在于，谐振电容一端接于第二开关管和第三开关管之前，另一端与第一谐振电感相连。
实施例四
如图6所示，本实施例与实施例1相比，不同之处在于，直流-直流变换器变压器组有多个变压器串并联。
实施例五
如图7所示，本实施例与实施例1相比，不同之处在于，PWM斩波电路是由四个开关管组成的全桥电路。
综上参考图1-7，与现有技术相比，本发明的可变匝比输出直流-直流变换器，通过变压器副边的匝比切换开关来改变变压器原副边绕组的匝比，可以灵活满足宽输出电压范围要求，且让直流-直流变换器在满足大输出电压范围要求时可工作于第一谐振频率处，提高直流-直流变换器的效率。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种可变匝比输出直流-直流变换器，其特征在于，由直流电压源、PWM斩波电路、PWM控制电路、谐振回路、变压器组、匝比切换开关、输出全桥整流电路组成，其中，直流电压源的输出端连接到PWM斩波电路的输入端，所述PWM斩波电路输出端连接到谐振回路的输入端，所述谐振回路由谐振电容、第一谐振电感及第二谐振电感依次串联组成，在谐振回路和输出全桥整流电路之间设置变压器组，变压器组由一个或一个以上的变压器组成，多个变压器之间采用原边绕组串联，副边绕组并联，中心抽头绕组并联的连接方式，谐振回路的第二谐振电感并联于变压器组的原边绕组，变压器组的副边绕组连接到输出全桥整流电路，在变压器组和输出全桥整流电路之间设置所述匝比切换开关，所述匝比切换开关支持切换连接到副边绕组或中心抽头绕组用以进行匝比切换，PWM控制电路的一端连接在输出全桥整流电路，另一端连接在PWM斩波电路。
2.如权利要求1所述的可变匝比输出直流-直流变换器，其特征在于，所述PWM斩波电路采用下述两种方案之一构成：八个开关管和四个二极管构成的桥式电路；四个开关管构成桥式电路。
3.如权利要求1所述的可变匝比输出直流-直流变换器，其特征在于，所述输出全桥整流电路是由四个二极管构成的桥式整流电路。
4.如权利要求1所述的可变匝比输出直流-直流变换器，其特征在于，所述PWM控制电路包括有驱动电路、PWM调制电路、隔离电路、PID调节器、基准电压电路。
5.如权利要求1所述的可变匝比输出直流-直流变换器，其特征在于，所述第一谐振电感和第二谐振电感采用外置谐振电感、利用变压器的漏电感或激励电感。
6.如权利要求1所述的可变匝比输出直流-直流变换器，其特征在于，所述匝比切换开关实现输出全桥整流电路的输入端一侧是与变压器副边绕组连接或是与中心抽头绕组连接的功能，匝比切换开关采用单个继电器，或者两个继电器并联，或者开关管串并联组成。
7.如权利要求1所述的可变匝比输出直流-直流变换器，其特征在于，所述谐振电容，第一谐振电感提供的第一谐振频率与PWM控制电路的输出脉冲频率相同。
8.如权利要求1所述的可变匝比输出直流-直流变换器，其特征在于，所述直流电压源的输出端跨接有输入滤波器，所述输出全桥整流电路的输出端跨接有输出滤波器。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106130356A (zh) * 2016-07-13 2016-11-16 上海交通大学 基于变压器变比可调的宽输入llc谐振变换器及调控方法
CN106505701A (zh) * 2016-11-04 2017-03-15 王奉瑾 一种整体式电动车充电设备
CN106972752A (zh) * 2017-05-08 2017-07-21 深圳陆巡科技有限公司 可宽范围调节输出的dc‑dc变换器
CN107154743A (zh) * 2017-03-31 2017-09-12 深圳晶福源科技股份有限公司 一种可控制两档电压切换输出的开关电源
CN107967986A (zh) * 2017-11-29 2018-04-27 上海科技大学 可变匝比变压器及基于该变压器的llc隔离谐振变换器
CN110190661A (zh) * 2019-06-12 2019-08-30 淄博矽微电子科技有限公司 一种大功率纯电冷藏车车载充电机
CN112803519A (zh) * 2020-12-31 2021-05-14 安克创新科技股份有限公司 一种充电控制电路和充电设备
CN114285285A (zh) * 2021-05-10 2022-04-05 华北电力大学（保定） 一种基于t型桥及双变压器的新型宽电压增益直流变压器
CN114301274A (zh) * 2021-07-31 2022-04-08 华为数字能源技术有限公司 一种直流/直流变换电路及充电桩

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02142354A (ja) * 1988-11-22 1990-05-31 Canon Inc 電源装置
CN1352482A (zh) * 2000-11-09 2002-06-05 台达电子工业股份有限公司 一种直流/直流变换方法及其变换器
CN1355592A (zh) * 2000-12-01 2002-06-26 台达电子工业股份有限公司 多功能整合型直流变换器
CN1870408A (zh) * 2006-06-19 2006-11-29 艾默生网络能源有限公司 多路输出直流－直流变换器
CN101026338A (zh) * 2007-03-13 2007-08-29 艾默生网络能源有限公司 适用于低压大电流dc/dc模块的拓扑
CN103595259A (zh) * 2013-11-28 2014-02-19 南京航空航天大学 一种双变压器串并联式隔离型软开关直流变换器及其控制方法
CN104852585A (zh) * 2015-05-28 2015-08-19 苏州弘鹏新能源有限公司 一种智能充电变换装置
CN205081686U (zh) * 2015-11-05 2016-03-09 刘文明 可变匝比输出直流-直流变换器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02142354A (ja) * 1988-11-22 1990-05-31 Canon Inc 電源装置
CN1352482A (zh) * 2000-11-09 2002-06-05 台达电子工业股份有限公司 一种直流/直流变换方法及其变换器
CN1355592A (zh) * 2000-12-01 2002-06-26 台达电子工业股份有限公司 多功能整合型直流变换器
CN1870408A (zh) * 2006-06-19 2006-11-29 艾默生网络能源有限公司 多路输出直流－直流变换器
CN101026338A (zh) * 2007-03-13 2007-08-29 艾默生网络能源有限公司 适用于低压大电流dc/dc模块的拓扑
CN103595259A (zh) * 2013-11-28 2014-02-19 南京航空航天大学 一种双变压器串并联式隔离型软开关直流变换器及其控制方法
CN104852585A (zh) * 2015-05-28 2015-08-19 苏州弘鹏新能源有限公司 一种智能充电变换装置
CN205081686U (zh) * 2015-11-05 2016-03-09 刘文明 可变匝比输出直流-直流变换器

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106130356A (zh) * 2016-07-13 2016-11-16 上海交通大学 基于变压器变比可调的宽输入llc谐振变换器及调控方法
CN106130356B (zh) * 2016-07-13 2018-12-18 上海交通大学 基于变压器变比可调的宽输入llc谐振变换器的调控方法
CN106505701A (zh) * 2016-11-04 2017-03-15 王奉瑾 一种整体式电动车充电设备
CN107154743A (zh) * 2017-03-31 2017-09-12 深圳晶福源科技股份有限公司 一种可控制两档电压切换输出的开关电源
CN107154743B (zh) * 2017-03-31 2019-06-21 深圳晶福源科技股份有限公司 一种可控制两档电压切换输出的开关电源
CN106972752A (zh) * 2017-05-08 2017-07-21 深圳陆巡科技有限公司 可宽范围调节输出的dc‑dc变换器
CN107967986A (zh) * 2017-11-29 2018-04-27 上海科技大学 可变匝比变压器及基于该变压器的llc隔离谐振变换器
CN110190661A (zh) * 2019-06-12 2019-08-30 淄博矽微电子科技有限公司 一种大功率纯电冷藏车车载充电机
CN112803519A (zh) * 2020-12-31 2021-05-14 安克创新科技股份有限公司 一种充电控制电路和充电设备
CN114285285A (zh) * 2021-05-10 2022-04-05 华北电力大学（保定） 一种基于t型桥及双变压器的新型宽电压增益直流变压器
CN114301274A (zh) * 2021-07-31 2022-04-08 华为数字能源技术有限公司 一种直流/直流变换电路及充电桩
CN114301274B (zh) * 2021-07-31 2024-05-10 华为数字能源技术有限公司 一种直流/直流变换电路及充电桩

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