[发明专利]一种高变比非隔离DC/DC变换器

说明书

本发明公开了一种高变比非隔离DC/DC变换器，由N≥2级变换单元构成，第1级变换单元采用第一类基本变换单元，除第1级外的变换单元采用第一类基本变换单元或第二类基本变换单元，第一、二类基本变换单元均包括：输入端口、输出端口、第一谐振腔、第二谐振腔、第一半桥电路和第二半桥电路，第二类基本变换单元还包括第三半桥电路。本发明在不改变组成部件的基础上，通过改变电路连接方式得到具有不同变比的DC/DC变换器；与隔离型DC/DC变换器相比，本发明无变压器，减小了电能损耗提高了效率，减小了变换器体积提高了功率密度；与已有的开关谐振腔变换器相比，本发明的电路连接方式更灵活，并且提高了输入输出电压的变比，减小了体积与器件使用数量。

技术领域

本发明涉及DC/DC变换器的技术领域，尤其是指一种高变比非隔离DC/DC变换器。

背景技术

目前，服务器电源普遍采用48V的中间总线架构，该48V由服务器主板上进行的功率变换而来，已经进行了电压隔离。现有的技术方案多采用两级电压变换的架构，中间先经过一次电压变换到12V，再进行一次电压变换到所需的3.3V、1.2V等低电压。若要实现仅一次电压变换就达到目标电压的目的，需要采用隔离型DC/DC变换器。隔离型DC/DC变换器需要额外使用变压器，增加了系统的体积与电能损耗，降低了效率与功率密度，而且前级电源已实现隔离，此处无隔离需要。无变压器的非隔离DC/DC变换器无法实现高变比，或者需要大量的开关管构成高级数的DC/DC变换器来实现高变比。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种高变比非隔离DC/DC变换器，该变换器由N级变换单元构成，只包含电容、电感和开关管器件，无隔离变压器，减少了电能损耗，提高了电源效率，减少了磁性元件的使用，减小了电源体积提高了功率密度；与传统的开关谐振腔变换器相比，提高了输入电压与输出电压的变比，减小了体积与器件使用数量，采用3级变换单元即可实现40V到3.3V的电压变换，采用4级变换单元即可实现40V到1.2V的电压变换。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种高变比非隔离DC/DC变换器，该变换器是由N级变换单元构成的N级变换器，其中N为大于或等于2的整数，第1级变换单元采用第一类基本变换单元，除第1级变换单元外的其它变换单元采用第一类基本变换单元或第二类基本变换单元，所述第一类基本变换单元与第二类基本变换单元均包含的部分有：

输入端口；

输出端口；

第一谐振腔，包含第一端以及第二端；

第二谐振腔，包含第一端以及第二端，该第二谐振腔的第一端电连接输出端口；

第一半桥电路，包含第一端、第二端以及中点，该第一半桥电路的第一端电连接输入端口，第二端电连接输出端口；

第二半桥电路，包含第一端、第二端以及中点，设第二半桥电路所处的变换单元为第i级变换单元，i为小于或等于N的正整数，则该第二半桥电路的第一端电连接N级变换器中的任意一级数等于i或小于i的变换单元的输出端口，并记该输出端口所处的变换单元的级数为j，即j≤i，该第二半桥电路的第二端电连接N级变换器中的任意一级数小于j的变换单元的输出端口，并记该输出端口所处的变换单元的级数为k，即kj，若k无满足要求的数值，则该第二半桥电路的第二端电连接接地端口；

其中，第一谐振腔的第一端电连接第一半桥电路的中点，第二端电连接第二半桥电路的中点；

第一类基本变换单元的第二谐振腔的第二端电连接一接地端口，第二类基本变换单元还包含：