[实用新型]一种宽输入范围的级联两级式直流变换器

说明书

本实用新型涉及电力电子电能变换电路，旨在提供一种宽电压输入范围的DC/DC变换器；该变换器包括前级FSBB变换器电路与后级LLC谐振变换器电路；四开关Buck‑Boost（FSBB）变换器的输入输出具有相同的极性并且还具备在不同的时间频度下自动实现升降压变化特性，因此选这类变换器作为预调节级来把大范围的输入电压变换成一个数值固定的电压加以输出；而LLC谐振变换器能够实现原边开关管的ZVS和副边整流管的ZCS，并且具有频度大、输出效率高的特点，因而在各类直流变换器中均取得了十分宽泛的应用；此外，LLC谐振变换器还能实现输入输出间的隔离，工作可靠性高，故本实用新型选其作为输出级实现进一步降压。

技术领域

本实用新型涉及一种电力电子电能变换电路，更为具体的讲，涉及到了一种宽输入范围的级联两级式直流变换器。

背景技术

伴随电力电子技术的不断进步，电力电子变换器的用途变得更加的广泛；它具有高适应性、高灵活性和高可靠性的优点；因而在通信、航天、石油等各项重要的工业领域都发挥着重要的作用；尤其是输入电压在宽输入范围内变化的场合以及电子设备对电压稳定性要求很高的场合，就更需要电力电子变换器将宽范围电压转换为稳定且大小合适的电压。

为实现宽输入范围变换器在全电压范围内的安全稳定和效率优化，一般要将输入级和输出级进行电气隔离，因此通常选用的电路拓扑都是隔离型的；虽然目前两级隔离型拓扑以其器件应力低、输入电压范围宽、全电压范围内效率较高等优点成为研究的热点和主流方案，然而为实现某些技术指标应用于实际工程的要求，两级隔离型拓扑的应用依旧受到很大程度上的限制。

输入电压数值大小范围越宽，则元器件相对应的应力系数也就越大，同时变换器对应的变换效率变得更低；如果说采用传统的单级式直流变换器的结构，那么就会出现既要精确调节输出电压，满足动稳态性能及纹波要求、又要实现输入电压的宽范围，难以达到很高的效率二者并存的情况。

预调节级的非隔离型拓扑，我们能够采用的结构包括Buck、Boost、双管Buck-Boost、四开关Buck-Boost这四类结构；Buck变换器输出的特点是随着输入电压的升高工作效率会随之降低，Boost变换器反之是随着输入电压的升高而工作效率升高，不论采用任何一种拓扑都很难保证整个很大的输入电压范围内都可以保持高效率。

对于输出级而言经常使用的隔离型拓扑结构包括半桥、推挽、全桥电路等其他结构；全桥电路往往采用移相的控制方式，使得功率开关管可以实现ZVS功能，从而减少开关上的损耗，提高设备整体的整机效率；但是在负载很小的情况下，滞后桥臂开关管将会使ZVS丢失；除此以外，由于变压器漏感的影响会出现占空比丢失的现象；上述列举的这些缺点均会使移相全桥变换器的宽泛应用受到制约。

这些是现有技术存在的不足之处。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是：克服现有技术中存在的缺点，并且提供一类新型的宽电压大范围输出的DC/DC变换器。

为此，本实用新型提供了如下的解决方案：

为了实现在全电压数值下变换器始终能够保持高效率运行，两级式直流变换器是一种最佳的解决方案，因此我们可以通过优化两级式结构的设计进而得到比单级式结构变换器还要高的效率。

为了使宽输入范围直流变换器的结构设计更加完善，隔离变换器这部分电路就需要工作在相对狭窄的一个输入电压范围内；一般的做法是多采用非隔离型变换器来将范围大的输入电压预先稳压到一个数值波动稳定或者是数值变化范围窄的电压，之后通过隔离式变换器把该电压变换成最终符合实际需要的输出；此类两级式拓扑结构同时具有升降压、隔离的效果，同时也还有高效率、高可靠性以及高功率密度的优点。