CN106972752A - 可宽范围调节输出的dc‑dc变换器 - Google Patents

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吴文江
徐鑫
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Abstract

本发明公开了一种可宽范围调节输出的DC‑DC变换器，包括基于LLC电路的第一DC‑DC变换电路和基于移相全桥电路的第二DC‑DC变换电路。由于LLC电路能够实现原边开关管零电压和副边二极管零电流开通，所以第一DC‑DC变换电路能够实现隔离功能又可以获得很高的效率，母线电压Vbus+到Mid之间电压可以适当变动，从而保证隔离变压器T1和谐振电感L1的设计处于效率最优状态。第二DC‑DC变换电路可实现占空比控制，能够在很宽的输出范围内实现原边软开关。本发明提供的DC‑DC变换器结合两个DC‑DC变换电路各自的优点，从而实现在一个DC‑DC变换器中宽范围调节输出电压。

Description

可宽范围调节输出的DC-DC变换器
技术领域
本发明涉及电路设计技术，尤其涉及一种可宽范围调节输出的DC-DC变换器。
背景技术
DC-DC变换器是将一种输入直流电压转化为另一输出直流电压的装置。在目前典型的充电桩应用中，首先通过第一级线路把交流电压转换为直流母线电压，然后在第二级线路中通过直流转直流线路把直流母线电压转换为输出可调的直流电压，这里的直流转直流线路也就是我们提到的DC-DC变换器。
在充电汽车领域，充电模块的输出电压要满足车载电池典型电压的要求，按照《GBT18487.1-2015《电动汽车传导充电***第1部分：通用要求》,4.4.电动汽车供电设备输出电压目前分为三档：200-500V、350-700V和500-950V。高于950V的供电设备由车辆制造商和供电设备制造商协商解决。
为满足上述电压要求，许多充电桩厂家采用了根据不同输出电压采用不同变换器的方式来满足车辆对不同电压的要求。这种针对不同输出电压采用不同变换器的策略，对车企、充电桩运营商和充电桩生产厂家而言都需要额外的采购成本、管理成本和运营成本，也容易造成物资浪费，不利于节能环保等需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可宽范围调节输出的DC-DC变换器，以解决现有DC-DC变换器无法实现宽范围调节输出电压的问题。本发明是通过如下技术方案实现的：
一种可宽范围调节输出的DC-DC变换器，包括基于LLC电路的第一DC-DC变换电路和基于移相全桥电路的第二DC-DC变换电路；
所述第一DC-DC变换电路包括第一全桥逆变电路、电容C1、电感L1、第一变压器、第一全桥整流电路和电容C2，所述第一全桥逆变电路的两个直流端分别用于连接第一直流电源的正、负极，所述第一全桥逆变电路的一个交流端依次通过电容C1和电感L1与所述第一变压器的初级的一端连接，所述第一全桥逆变电路的另一个交流端与所述第一变压器的初级的另一端连接，所述第一变压器的次级的两端分别连接所述第一全桥整流电路的两个交流端，所述第一全桥整流电路的两个直流端分别连接电容C2的两端；
所述第二DC-DC变换电路包括第二全桥逆变电路、第二变压器、第二全桥整流电路和电容C3，所述第二全桥逆变电路的两个直流端分别用于连接第二直流电源的正、负极，所述第二全桥逆变电路的两个交流端分别连接所述第二变压器的初级的两端，所述第二变压器的次级的两端分别连接所述第二全桥整流电路的两个交流端，所述第二全桥整流电路的两个直流端分别连接电容C3的两端；
所述第一全桥逆变电路的用于连接所述第一直流电源的负极的直流端与所述第二全桥逆变电路的用于连接所述第二直流电源的正极的直流端连接，所述第一全桥整流电路的正直流端与所述第二全桥整流电路的负直流端连接或者所述第一全桥整流电路的负直流端与所述第二全桥整流电路的正直流端连接。
进一步地，所述DC-DC变换器还包括控制电路，所述控制电路与所述第一DC-DC变换电路和第二DC-DC变换电路连接，用于分别控制所述第一DC-DC变换电路和所述第二DC-DC变换电路的启动或关闭。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明提供的DC-DC变换器包括基于LLC电路的第一DC-DC变换电路和基于移相全桥电路的第二DC-DC变换电路。由于LLC电路能够实现原边开关管零电压和副边二极管零电流开通，所以第一DC-DC变换电路能够实现隔离功能又可以获得很高的效率，母线电压Vbus+到Mid之间电压可以适当变动，从而保证隔离变压器T1和谐振电感L1的设计处于效率最优状态。第二DC-DC变换电路可实现占空比控制，能够在很宽的输出范围内实现原边软开关。本发明提供的DC-DC变换器结合两个DC-DC变换电路各自的优点，从而实现在一个DC-DC变换器中宽范围调节输出电压。
附图说明
图1是本发明实施例提供的DC-DC变换器的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供的可宽范围调节输出的DC-DC变换器，包括基于LLC电路的第一DC-DC变换电路和基于移相全桥电路的第二DC-DC变换电路；
第一DC-DC变换电路包括第一全桥逆变电路、电容C1、电感L1、第一变压器、第一全桥整流电路和电容C2，第一全桥逆变电路的两个直流端分别用于连接第一直流电源的正、负极，第一全桥逆变电路的一个交流端依次通过电容C1和电感L1与第一变压器的初级的一端连接，第一全桥逆变电路的另一个交流端与第一变压器的初级的另一端连接，第一变压器的次级的两端分别连接第一全桥整流电路的两个交流端，第一全桥整流电路的两个直流端分别连接电容C2的两端；
第二DC-DC变换电路包括第二全桥逆变电路、第二变压器、第二全桥整流电路和电容C3，第二全桥逆变电路的两个直流端分别用于连接第二直流电源的正、负极，第二全桥逆变电路的两个交流端分别连接第二变压器的初级的两端，第二变压器的次级的两端分别连接第二全桥整流电路的两个交流端，第二全桥整流电路的两个直流端分别连接电容C3的两端；
第一全桥逆变电路的用于连接第一直流电源的负极的直流端与第二全桥逆变电路的用于连接第二直流电源的正极的直流端连接，第一全桥整流电路的正直流端与第二全桥整流电路的负直流端连接或者第一全桥整流电路的负直流端与第二全桥整流电路的正直流端连接。
具体地：第一全桥逆变电路包括开关三极管Q1、开关三极管Q2、开关三极管Q3、开关三极管Q4和续流二极管D1、续流二极管D2、续流二极管D3、续流二极管D4；第一全桥整流电路包括整流二极管D9、整流二极管D10、整流二极管D11、整流二极管D12；第二全桥逆变电路包括开关三极管Q5、开关三极管Q6、开关三极管Q7、开关三极管Q8和续流二极管D5、续流二极管D6、续流二极管D7、续流二极管D8；第二全桥整流电路包括整流二极管D13、整流二极管D14、整流二极管D15、整流二极管D16。具体电路结构可参照图1，不再赘述。
DC-DC变换器还可包括控制电路，控制电路与第一DC-DC变换电路和第二DC-DC变换电路连接，用于分别控制第一DC-DC变换电路和第二DC-DC变换电路的启动或关闭，例如，只使第一DC-DC变换电路和第二DC-DC变换电路中的一个启动，另一个关闭，或者使第一DC-DC变换电路和第二DC-DC变换电路都启动。控制电路的具体控制方式可为：当DC-DC变换器的输出电压在Vdc1与Vdc2之间时，只启动第二DC-DC变换电路，当DC-DC变换器的输出电压超过Vdc2，并在Vdc2与Vdc3之间时，同时启动第一DC-DC变换电路和第二DC-DC变换电路，使第一DC-DC变换电路工作在定频阶段附近。
上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡是在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种可宽范围调节输出的DC-DC变换器，其特征在于，包括基于LLC电路的第一DC-DC变换电路和基于移相全桥电路的第二DC-DC变换电路；
所述第一DC-DC变换电路包括第一全桥逆变电路、电容C1、电感L1、第一变压器、第一全桥整流电路和电容C2，所述第一全桥逆变电路的两个直流端分别用于连接第一直流电源的正、负极，所述第一全桥逆变电路的一个交流端依次通过电容C1和电感L1与所述第一变压器的初级的一端连接，所述第一全桥逆变电路的另一个交流端与所述第一变压器的初级的另一端连接，所述第一变压器的次级的两端分别连接所述第一全桥整流电路的两个交流端，所述第一全桥整流电路的两个直流端分别连接电容C2的两端；
所述第二DC-DC变换电路包括第二全桥逆变电路、第二变压器、第二全桥整流电路和电容C3，所述第二全桥逆变电路的两个直流端分别用于连接第二直流电源的正、负极，所述第二全桥逆变电路的两个交流端分别连接所述第二变压器的初级的两端，所述第二变压器的次级的两端分别连接所述第二全桥整流电路的两个交流端，所述第二全桥整流电路的两个直流端分别连接电容C3的两端；
所述第一全桥逆变电路的用于连接所述第一直流电源的负极的直流端与所述第二全桥逆变电路的用于连接所述第二直流电源的正极的直流端连接，所述第一全桥整流电路的正直流端与所述第二全桥整流电路的负直流端连接或者所述第一全桥整流电路的负直流端与所述第二全桥整流电路的正直流端连接。
2.如权利要求1所述的可宽范围调节输出的DC-DC变换器，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路与所述第一DC-DC变换电路和第二DC-DC变换电路连接，用于分别控制所述第一DC-DC变换电路和所述第二DC-DC变换电路的启动或关闭。
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