[发明专利]隔离式直流-直流变换器及其电压变换方法

说明书

本发明涉及一种隔离式直流‑直流变换器，具有：第一支路，包括与第二开关串联的第一开关；磁性组件，包括两个一次电路以及一个二次电路，磁性组件在将输入电压变换成输出电压期间，充当从一次电路朝向二次电路的变压器且存储一次电路中的能量的阻抗。第一支路包含与两个开关串联的第一电容器；第二一次电路连接于第一支路的第一末端端子与在第一支路的第二开关与第一电容器之间的第二连接点之间，第一末端端子对应于第一开关的未连接到第一电容器的端子；第一一次电路连接于第一支路的第二末端端子与在第一开关与第一电容器之间的第一连接点之间，第二末端端子对应于第二开关的未连接到第一电容器的端子。本发明也涉及一种电压变换方法。

技术领域

本发明涉及一种隔离式DC/DC变换器以及使用根据本发明的变换器实施的电压变换方法。

背景技术

在本申请的上下文内，高电压应理解成意味着高于60V的电压，例如约100V或数百伏特；低电压应理解成意味着低于60V的电压，例如约12V或几十伏特。

隔离式DC/DC(用于直流-直流)变换器可具有零电压切换或ZVS或者零电流切换或ZCS，其允许在电压变换期间减少切换损耗。因此，这些变换器在能源受限的汽车应用中特别有利。在车辆中，电压变换器可用于使车辆中多个电力系统之间的电压电平适配，或用于变换车辆上的能源与电力负载之间的电压。

从专利US5754413已知一种隔离式DC/DC变换器，所述变换器在图1中示出。所述变换器包括两个开关Q1、Q2，所述两个开关的中心点连接到包括两个串联变压器T、T’的分岔。所述变换器被设计为半桥式。开关控制通过变压器的能量传输，以便将变换器的输入电压变换成输出电压。连接到变压器的次级部分的二极管允许对输出信号进行整流。通过控制开关的工作周期来获得输出电压。通过修改工作周期以获得目标输出电压值，变换器的增益得以调整，以便获得目标输出电压值。

所述变换器包括与两个变压器T、T’串联的电容C’。电容C’允许消除两个变压器T、T’所接收的电流的DC分量。在这个电路拓扑中，电容C’承载变压器T、T’中流动的电流。目前，在某些高电压应用中，尤其是在机动车中的应用中，变压器中流动的电流较大，例如大约20A。作为举例，在功率为3kW的在400V与12V之间进行变换的电压变换器中，电容具有以下特性：10μF/300V/20A方均根。这些特性使得电容具有较大体积，这对变换器在车辆中的集成有影响。

因此，寻求一种解决方案来改进隔离式DC/DC变换器的性能，以便允许将所述变换器用于机动车中。

发明内容

为了解决这个问题，本发明涉及一种包括隔离电路的隔离式DC/DC变换器，其具有：第一支路，其具有与第二开关串联的第一开关；磁性组件，其具有通过至少一个电隔离屏障分隔开的两个一次电路以及二次电路，所述磁性组件被配置成在将隔离式DC/DC变换器的输入电压变换成输出电压的期间，充当从一次电路到二次电路的变压器且充当存储一次电路中的能量的阻抗，以及其中：第一支路包括与两个开关串联且位于所述两个开关之间的第一电容，所述一次电路中被称作第二一次电路的一个一次电路连接于第一支路的第一末端端子与被称作第二连接点的连接点之间，所述连接点在第一支路的第二开关与第一电容之间，第一支路的所述第一末端端子对应于第一开关的未连接到第一电容的端子；以及被称作第一一次电路的另一个一次电路连接于第一支路的第二末端端子与被称作第一连接点的连接点之间，所述连接点在第一开关与第一电容之间，第一支路的所述第二末端端子对应于第二开关的未连接到第一电容的端子。

值得注意的是，第一支路的开关的系列打开操作以及闭合操作允许借助于磁性组件将输入电压变换成输出电压。

值得注意的是，第二末端端子连接到隔离式DC/DC变换器的地线，确切地说连接到隔离式DC/DC变换器的一次侧上的地线。

具体地说，隔离式DC/DC变换器的输出电压来源于磁性组件的二次电路的端子。