[发明专利]用于电动车辆的高功率密度低电压DC-DC转换器的设计和优化

权利要求书

1.一种DC-DC转换器，包括：

开关桥，其包括多个桥开关并且被配置成根据跨正输入端子和负输入端子提供的直流输入电压来生成方波输出；

电感器-电感器-电容器储能电路，其耦接至所述开关桥并且包括谐振电感器和谐振电容器以及连接在所述谐振电感器与所述谐振电容器之间的并联电感器，并且所述电感器-电感器-电容器储能电路被配置成根据所述开关桥的方波输出来输出谐振正弦电流；

至少一个变压器，其具有与所述电感器-电感器-电容器储能电路的并联电感器并联的至少一个初级绕组和至少一个次级绕组；以及

至少一个整流器，其耦接至所述至少一个变压器的至少一个次级绕组，并且所述至少一个整流器被配置成跨正输出端子和负输出端子输出整流的交变电流。

2.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其中，所述至少一个次级绕组包括层压金属条，所述层压金属条具有与多个次级绝缘层交替的多个次级导体层以减小交变电流趋肤效应。

3.根据权利要求2所述的DC-DC转换器，其中，所述多个次级导体层包括由铜形成的三个次级导体层。

4.根据权利要求3所述的DC-DC转换器，其中，次级导体层的所述三个次级导体层各自为0.25毫米厚。

5.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其中，所述并联电感器包括第一电感器线圈和第二电感器线圈，所述第一电感器线圈和所述第二电感器线圈各自被设置在限定气隙的电感器芯周围。

6.根据权利要求5所述的DC-DC转换器，其中，所述第一电感器线圈和所述第二电感器线圈各自由分别缠绕在所述电感器芯周围的铜线形成，并且所述第一电感器线圈和所述第二电感器线圈通过所述气隙彼此间隔开以减少气隙边缘通量。

7.根据权利要求5所述的DC-DC转换器，其中，所述气隙为5毫米。

8.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其中，所述至少一个变压器包括第一变压器和第二变压器，所述第一变压器和所述第二变压器并联以共享跨所述正输出端子和所述负输出端子传导的负载电流并且减少次级电力损耗。

9.根据权利要求8所述的DC-DC转换器，其中，所述至少一个初级绕组包括第一初级绕组和第二初级绕组，所述至少一个次级绕组包括一对第一次级绕组和一对第二次级绕组，在所述一对第一次级绕组之间设置有第一中心抽头端子，在所述一对第二次级绕组之间设置有第二中心抽头端子，所述第一变压器包括所述第一初级绕组和所述一对第一次级绕组，并且所述第二变压器包括所述第二初级绕组和所述一对第二次级绕组。

10.根据权利要求9所述的DC-DC转换器，其中，所述至少一个整流器包括耦接至所述一对第一次级绕组的第一同步整流器和耦接至所述一对第二次级绕组的第二同步整流器，所述第一同步整流器包括第一同步整流开关和第二同步整流开关，所述第一同步整流开关耦接在所述一对第一次级绕组的第一正次级端子与所述负输出端子之间，所述第二同步整流开关耦接在所述一对第一次级绕组的第一负次级端子与所述负输出端子之间，所述第二同步整流器包括第三同步整流开关和第四同步整流开关，所述第三同步整流开关耦接在所述一对第二次级绕组的第二正次级端子与所述负输出端子之间，所述第四同步整流开关耦接在所述一对第二次级绕组的第二负次级端子与所述负输出端子之间。

11.根据权利要求10所述的DC-DC转换器，其中，所述第一同步整流开关和所述第二同步整流开关以及所述第三同步整流开关和所述第四同步整流开关均包括氮化镓高电子迁移率晶体管。

12.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其中，所述第一中心抽头端子和所述第二中心抽头端子连接在一起并且连接至所述正输出端子，所述DC-DC转换器还包括跨所述正输出端子和所述负输出端子连接的输入电容器以用于对所述整流的交变电流进行滤波。