[发明专利]一种基于分段式变压器的DC-DC变换器

说明书

本发明公开了一种基于分段式变压器的DC‑DC变换器，包括：分段式变压器、反激输出电路、谐振电路和滤波电路；所述分段式变压器包括原边绕组和分段式副边绕组；所述反激输出电路用于提供反激电压，所述反激电压与所述输入电源提供的输入电压共同作为所述分段式变压器原边励磁绕组的输入电压；所述分段式副边绕组用于根据所述输入电源提供的输入电压大小，改变变压器变比，实现稳定输出电压，降低在宽电压输入范围下变频控制的复杂度，减小所述主开关管Q的电压应力；所述谐振电路用于实现所述正激二极管D₂的软开通；所述滤波电路用于减小输出纹波。本发明的DC‑DC变换器大幅度降低了在宽输入范围下变频控制的复杂度，突破了调频有限的局限，工作效率高。

技术领域

本发明属于开关电源领域，更具体地，涉及一种基于分段式变压器的DC-DC变换器。

背景技术

随着科技的进步，电力电子变换装置被广泛的应用在通信，数据中心，照明等领域。但是由于不同国家不同标准电网电压以及电网电压波动等问题，单一标准化的DC-DC变换器很难满足不同用户的需求。因此，宽范围输入的DC-DC变换器越来越受到用户的青睐。此外，在一些特别的应用场合，常常会出现供电设备输出超出正常工作范围的变化，如坦克、铁路机车等，为保证这些设备的正常工作，适应输入宽范围变化的DC-DC变换器是必不可少的。

图1是传统正/反激混合式拓扑，其输出包括正激输出与反激输出。由于其采用正激、反激串联型结构，输出侧需要较大的电容减小输出的纹波。为了解决这一缺点，可以将反激部分转移到原边，采用原边串联的结构来减小对输出电容的要求。此外，为了进一步提高效率，在输出侧添加LC谐振来实现副边二极管和主开关管的软开通。

图2是谐振式正/反激混合式拓扑，其输出电压的范围主要取决于原副边匝数比，在输入电压小范围变化时通过调控占空比来控制输出电压稳定；当输入电压大幅度下降时，为保持输出稳定，则需要较大的反激输出，开关器件Q将会承受较大的电压应力；当输入电压大幅度增加时，受变压器匝数比的限制，变换器基本无法保持额定输出，因此谐振式正反激混合式结构的Forward-Flyback混合式DC-DC变换器无法满足宽范围输入的要求。

基于以上分析，目前常见的单级式拓扑无法在宽范围输入的同时达到高转换效率，通常采用两级式结构来兼顾宽输入范围和高转换效率，但其结构相对复杂，需要多个功率器件，成本较高。

因此，有必要提出一种能够适合宽输入范围且同时具有高转换效率的单级式变换器。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于分段式变压器的DC-DC变换器，旨在解决现有的单级式DC-DC变换器输入电压范围有限且转化效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于分段式变压器的DC-DC变换器，包括：分段式变压器、反激输出电路和谐振电路；

所述分段式变压器包括原边绕组和分段式副边绕组；

所述原边绕组包括串联的励磁绕组和反激绕组，所述励磁绕组和反激绕组绕组方向相同；

所述励磁绕组与所述反激输出电路串联后通过主开关管Q连接输入电源；

所述分段式副边绕组通过正激二极管D₂与所述谐振电路的输入端连接；

所述反激输出电路用于提供反激电压，所述反激电压与所述输入电源提供的输入电压共同作为所述分段式变压器原边励磁绕组的输入电压；

所述分段式副边绕组用于根据所述输入电源提供的输入电压大小，选择副边绕组匝数，以改变所述分段式变压器变比，实现稳定输出电压，降低在宽电压输入范围下变频控制的复杂度，减小所述主开关管Q的电压应力；

所述谐振电路用于控制所述正激二极管D₂的开通和关断。