CN109039079A - 直流转直流的转换器电路及其电路板布局结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流转直流的转换器电路及直流转直流的转换器电路的电路板布局结构，直流转直流的转换器电路电性连接于第一电源侧与第二电源侧之间，转换器电路包含第一支路、第二支路及第一电感，第一支路与第二支路的原边耦接于第一电源侧，第一支路与第二支路的副边之间通过第一电感串联连接，第一支路与第二支路的副边还耦接于第二电源侧。

Description

直流转直流的转换器电路及其电路板布局结构
技术领域
本发明涉及一种直流转直流的转换器电路及其电路板布局结构。
背景技术
直流转直流的转换器因其具有高功率密度、高效率的突出优点，能够大大减小在***母板占用的空间，因而在电话通信、数据中心、超级计算机等领域得到广泛使用。其中12V输出主要作为中间母线给后级的点负载电源供电，28～54V主要供电给天线和电话设备。
但随着固网和移动通信的快速发展，对直流转直流的转换器的效率和输出功率的要求越来越高。人们一般通过并联开关元器件或并联开关支路的方法直接获得更高的输出功率，请参照图1，图1为现有技术的直流转直流的转换器电路的结构示意图。如图1所示，现有技术的直流转直流的转换器电路包含第一支路11、第二支路12及输出电感13，第一支路11包含：第一变压器111、第一原边开关电路112、第一副边整流电路113，第二支路12包含：第二变压器121、第二原边开关电路122、第二副边整流电路123，输出电感13的一端连接第一副边整流电路113的正输出端，并与第一副边整流电路113及第二副边整流电路123依次串联连接。这种电路结构虽然能够获得更高的输出功率，但是在使用中也存在缺陷。请参照图2，图2为图1中电路当占空比D<25％时电压波形图。如图2所示，从电磁干扰(EMI)的角度，输出电感13放在靠近直流转直流的转换器电路的输出正端，导致连接点A、B的电压跳变频率是第一原边开关电路112及第二原边开关电路122的开关频率的3倍，A点和B点对变压器原边和大地都存在寄生电容，更高频率的电位跳变,增加辐射干扰和共模电流,恶化了电磁干扰(EMI)性能。因此急需开发一种克服上述缺陷的直流转直流的转换器电路。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种直流转直流的转换器电路，电性连接于第一电源侧与第二电源侧之间，其中，所述转换器电路包含第一支路、第二支路及第一电感，所述第一支路与所述第二支路的原边耦接于所述第一电源侧，所述第一支路与所述第二支路的副边之间通过所述第一电感串联连接，所述第一支路与所述第二支路的副边耦接于所述第二电源侧。
上述的转换器电路，其中，所述第一支路包含：
第一变压器，包含原边绕组及副边绕组；
第一原边开关电路，其一端电性连接于所述第一变压器的原边绕组，所述第一原边开关电路的另一端电性连接于所述第一电源侧；
第一副边整流电路，其一端电性连接于所述第一变压器的副边绕组，所述第一副边整流电路的另一端分别电性连接于所述第二电源侧和所述第一电感的一端；
所述第二支路包含：
第二变压器，包含原边绕组及副边绕组；
第二原边开关电路，其一端电性连接于所述第二变压器的原边绕组，所述第二原边开关电路的另一端电性连接于所述第一电源侧；
第二副边整流电路，其一端电性连接于所述第二变压器的副边绕组，所述第二副边整流电路的另一端电性连接于所述第二电源侧和所述第一电感的另一端。
上述的转换器电路，其中，所述第一副边整流电路与所述第一变压器的副边绕组间形成第一连接点及第二连接点，所述第二副边整流电路与所述第二变压器的副边绕组间形成第三连接点及第四连接点，所述转换器电路工作时，所述第一连接点、所述第二连接点与所述第三连接点、所述第四连接点间具有所述第一电感的交流阻抗，以使所述第一连接点及所述第二连接点的电压不再与所述第三连接点及所述第四连接点的跳变电压叠加。
上述的转换器电路，其中，所述第一副边整流电路与所述第一变压器的副边绕组间形成第一连接点及第二连接点，所述转换器电路工作时，所述第一连接点和所述第二连接点的电压的跳变频率为所述第一原边开关电路及所述第二原边开关电路的开关频率的1倍。
上述的转换器电路，其中，还包含：
第二电感；及
第三支路，所述第三支路包含：
第三变压器，包含原边绕组及副边绕组；
第三原边开关电路，其一端电性连接于所述第三变压器的原边绕组，所述第三原边开关电路的另一端电性连接于所述第一电源侧；
第三副边整流电路，其一端电性连接于所述第三变压器的副边绕组，所述第三副边整流电路的另一端电性连接于所述第二电源侧和所述第二电感的一端，所述第二电感的另一端电性连接于所述第二副边整流电路。
上述的转换器电路，其中，还包含至少一所述第三支路及至少一第三电感，每一相邻的两个所述第三副边整流电路通过一所述第三电感串联连接。
上述的转换器电路，其中，所述第一原边开关电路及所述第二原边开关电路均分别包含多个开关管，所述第一原边开关电路及所述第二原边开关电路的相同位置的所述开关管的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，其中S为支路的数量。
上述的转换器电路，其中，所述第一原边开关电路、所述第二原边开关电路及每一所述第三原边开关电路均分别包含多个开关管，所述第一原边开关电路、所述第二原边开关电路及每一所述第三原边开关电路的相同位置的所述开关管的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，其中S为支路的数量。
上述的转换器电路，其中，所述第一支路及所述第二支路为半桥拓扑结构、全桥拓扑结构及正激拓扑结构中的一者。
上述的转换器电路，其中，所述第一支路及所述第二支路及所述第三支路为半桥拓扑结构、全桥拓扑结构及正激拓扑结构中的一者。
上述的转换器电路，其中，所述第一支路的原边开关电路及所述第二支路的原边开关电路具有一占空比，设置所述占空比使得所述第一支路及所述第二支路输出零纹波的输出电流。
上述的转换器电路，其中，所述第一支路的原边开关电路及所述第二支路的原边开关电路的占空比为20％到30％之间的任一值。
上述的转换器电路，其中，所述第一支路的原边开关电路及所述第二支路的原边开关电路的占空比为45％到50％之间的任一值。
本发明还提供一种包含权利要求1-11中任一项所述的直流转直流的转换器电路的电路板布局结构，其中，包含：
电路板，具有X轴方向以及垂直于所述X轴方向的Y轴方向；
变压器单元，设置于所述电路板上；
第一开关管组设置于所述电路板上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的一侧；
第一整流管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的另一侧；
第二开关管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的一侧；
第二整流管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的另一侧；以及
第一电感设置于所述电路板P上且位于所述第一整流管组与所述第二整流管组之间，其中，所述第一开关管组和所述第二开关管组沿所述Y轴方向上设置于所述变压器单元的同一侧，所述第一整流管组和所述第二整流管组沿所述Y轴方向上设置于所述变压器单元的同一侧。
上述的电路板布局结构，其中，所述第一整流管组与所述第二整流管组相对于所述第一电感对称设置。
上述的电路板布局结构，其中，还包含：
第三开关管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的一侧；
第三整流管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的另一侧；以及
第二电感设置于所述电路板P上且位于所述第二整流管组与所述第三整流管组之间，其中，所述第三开关管组与所述第一开关管组和所述第二开关管组沿所述Y轴方向上设置于所述变压器单元的同一侧，所述第三整流管组与所述第一整流管组和所述第二整流管组沿所述Y轴方向上设置于所述变压器单元的同一侧。
上述的电路板布局结构，其中，还包含：
至少一所述第三开关管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的一侧；
至少一所述第三整流管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的另一侧；以及
至少一第三电感，每一所述第三电感设置于每一相邻的两个所述第三整流管组之间。
上述的电路板布局结构，其中，所述变压器单元与所述第一电感集成为磁性元件。
上述的电路板布局结构，其中，所述变压器单元与所述第一电感及所述第二电感集成为磁性元件。
上述的电路板布局结构，其中，所述变压器单元与所述第一电感、所述第二电感及至少一所述第三电感集成为磁性元件。
针对于现有技术本发明的功效在于，通过将电感放置于两个副边整流电路支路的中间，从而降低了辐射干扰,减少了共模电流,改善了电磁干扰(EMI)性能。同时基于该电路结构，可以使得整个直流转直流的转换器电路在电路板的布局结构上更加对称，提高空间利用率和散热片的设计，并且提高产品的功率密度。在适宜的情况下，可以将变压器和电感集成起来，进一步提高空间利用率和增加功率密度。
附图说明
图1为现有技术的直流转直流的转换器电路的结构示意图；
图2为图1中电路的波形图；
图3为本发明的直流转直流的转换器电路的第一实施例结构示意图；
图4为图3中电路的波形图；
图5a为图3中当占空比为25％时副边电路波形图；
图5b为图3中当占空比为50％时副边电路波形图；
图6为本发明的直流转直流的转换器电路的第二实施例结构示意图；
图7为本发明的直流转直流的转换器电路的第三实施例结构示意图；
图8为本发明的直流转直流的转换器电路的第四实施例结构示意图；
图9为本发明的直流转直流的转换器电路的电路板布局结构的第一实施例结构示意图；
图10为本发明的直流转直流的转换器电路的电路板布局结构的第二实施例结构示意图；
图11为本发明的直流转直流的转换器电路的电路板布局结构的第三实施例结构示意图。
其中，附图标记为：
S1：第一电源侧
S2：第二电源侧
11、21：第一支路
12、22：第二支路
24：第三支路
111、211：第一变压器
112、212：第一原边开关电路
113、213：第一副边整流电路
121、221：第二变压器
122、222：第二原边开关电路
123、223：第二副边整流电路
241：第三变压器
242：第三原边开关电路
243：第三副边整流电路
K1—K12：开关管
M1—M12：整流管
231：第一电感
232：第二电感
2111：变压器单元
2112：磁性元件
A：第一连接点
B：第二连接点
C：第三连接点
D：第四连接点
E：第五连接点
F：第六连接点
P：电路板
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细描述：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
需要特别说明的，本发明中的数值、等于或“＝”可有5％的误差；较优者，可有10％的误差；更优者，可有20％的误差。
请参照图3，图3为本发明的直流转直流的转换器电路的第一实施例结构示意图。如图3所示，本发明直流转直流的转换器电路电性连接于第一电源侧S1与第二电源侧S2之间，转换器电路包含：第一支路21、第二支路22及第一电感231，第一支路21与第二支路22的原边耦接于第一电源侧S1，第一支路21与第二支路22的副边之间通过第一电感231串联连接，第一支路21与第二支路22的副边还耦接于第二电源侧S2。
其中，第一支路21包含：第一变压器211、第一原边开关电路212及第一副边整流电路213；第一变压器211包含原边绕组及副边绕组；第一原边开关电路212的一端电性连接于第一变压器211的原边绕组，第一原边开关电路212的另一端电性连接于第一电源侧S1；第一副边整流电路213的一端电性连接于第一变压器211的副边绕组，第一副边整流电路213的另一端分别电性连接于第二电源侧S2和第一电感231。第二支路22包含：第二变压器221、第二原边开关电路222及第二副边整流电路223；第二变压器221包含原边绕组及副边绕组；第二原边开关电路222的一端电性连接于第二变压器221的原边绕组，第二原边开关电路222的另一端电性连接于第一电源侧S1；第二副边整流电路223的一端电性连接于第二变压器221的副边绕组，第二副边整流电路223的另一端电性连接于第二电源侧S2和第一电感231，即第二副边整流电路223通过第一电感231串联连接于第一副边整流电路213。其中，第一支路21、第二支路22均为半桥拓扑结构，但本发明并不以此为限。电路工作时，第一副边整流电路213与第一变压器211的副边绕组的第一连接点A及第二连接点B与第二副边整流电路223与第二变压器221的副边绕组的第三连接点C及第四连接点D间具有第一电感231的交流阻抗，使得第一连接点A及第二连接点B的电压不再与第三连接点C及第四连接点D的跳变电压叠加，从而降低第一连接点A及第二连接点B的电压跳变频率。
请参照图4，图4为图3中电路的波形图。对比图4与图3可见，基于本发明的电路结构，使得第一连接点A及第二连接点B的跳变电压不再与第三连接点C及第四连接点D的跳变电压叠加，从而降低第一连接点A及第二连接点B的电压跳变频率，这样第一连接点A及第二连接点B的电压的跳变频率是原边开关频率的1倍，从而降低了辐射干扰，减少了共模电流,改善了电磁干扰(EMI)性能。
进一步地，第一支路21的第一原边开关电路212包含两个开关管K1、K3，第二支路22的第二原边开关电路222包含两个开关管K2、K4，第一原边开关电路212及第二原边开关电路222的相同位置的开关管的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，其中S为支路的数量，即开关管K1与开关管K2的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，开关管K3与开关管K4的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，其中本实施例中S＝2，值得注意的，本发明并不对支路的数量进行限定。
再进一步地，再请参照图3及图5a、5b，图5a为图3中当占空比为25％时副边电路波形图，图5b为图3中当占空比为50％时副边电路波形图。当占空比为25％或50％时，第一电感231两端电压的压差是零伏，由此得到零纹波的输出电流。如图5a及图5b所示，本发明的转换器电路，当原边开关电路212和原边开关电路222的占空比为25％或50％时电路，能够在副边获得零电流纹波的电流输出，此零纹波的内部电流，具有较小的有效值，从而直接减少元器件的导通损耗和变压器的铜损；同时零纹波的电流具有较小的高频分量和趋肤效应，从而减少直流转直流的转换器电路内部各部分的铜损，也会大大减小原边开关管的关断损耗。当然，第一原边开关电路212及第二原边开关电路222的占空比也可有一定的变化范围，例如，20％到30％或45％到50％。更进一步地，当占空比在20～30％或45～50％时,因能达到第一电感231零纹波的内部电流使用线路中的杂散电感和较小的输入输出电容即可滤除控制死区的纹波,此时在电路设计里可以移除第一电感231，从而在直流转直流的转换器电路的电路板布局结构上节省出大部分的布局空间分配给功率开关元件和主变压器，直接大大提高产品的功率密度。
值得注意的是，本发明并不对第一支路21与第二支路22的数量进行限制。请参照图6，图6为本发明的直流转直流的转换器电路的第二实施例结构示意图。图6示出的转换器电路与图3示出的转换器电路的结构大致相同，因此相同部分在此就不再赘述了，现将不同之处说明如下。图6示出的转换器电路还包含第三支路24及第二电感232，第一支路21、第二支路22与第三支路24的原边电性连接后耦接于第一电源侧S1，第一支路21与第二支路22的副边之间通过第一电感231串联连接，第二支路22与第三支路24的副边之间通过第二电感232串联连接，第一支路21、第二支路22与第三支路24的副边还耦接于第二电源侧S2。
其中，第三支路24包含：第三变压器241、第三原边开关电路242及第三副边整流电路243；第三变压器241包含原边绕组及副边绕组；第三原边开关电路242的一端电性连接于第三变压器241的原边绕组，第三原边开关电路242的另一端电性连接于第一电源侧S1；第三副边整流电路243的一端电性连接于第三变压器241的副边绕组，第三副边整流电路243的另一端电性连接于第二电源侧S2和第二电感232，第二电感232还电性连接于第二副边整流电路223。其中，第一支路21、第二支路22及第三支路均为半桥拓扑结构，但本发明并不以此为限。在本实施例中，电路工作时，第二副边整流电路223与第二变压器221的副边绕组的第三连接点C及第四连接点D与第三副边整流电路243与第三变压器241的副边绕组的第五连接点E及第六连接点F间具有第二电感232的交流阻抗，使得第三连接点C及第四连接点D的跳变电压不再与第五连接点E及第六连接点F的跳变电压叠加，从而降低第三连接点C及第四连接点D的电压跳变频率，且同时降低第一连接点A及第二连接点B的电压跳变频率。以此降低了辐射干扰，减少了共模电流,改善了电磁干扰(EMI)性能。需要说明的是，在本实施例中还可通过选择关断第二支路22或第三支路24来减小空载损耗及实现更宽的输入输出电压范围。
进一步地，第一支路21的第一原边开关电路212包含两个开关管K1、K3，第二支路22的第二原边开关电路222包含两个开关管K2、K4，第三支路24的第三原边开关电路242包含两个开关管K5、K6，第一原边开关电路212、第二原边开关电路222及第三原边开关电路242的相同位置的开关管的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，其中S为支路的数量，即开关管K1、开关管K2及开关管K5的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，开关管K3、开关管K4与开关管K6的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，其中本实施例中S＝3，值得注意的，本发明并不对支路的数量进行限定。
当占空比为25％或50％时，第一电感231及第二电感232两端电压的压差是零伏，由此得到零纹波的输出电流。本发明的转换器电路，当第一原边开关电路212、第二原边开关电路222及第三原边开关电路242的占空比为25％或50％时电路，能够在副边获得零电流纹波的电流输出，此零纹波的内部电流，具有较小的有效值，从而直接减少元器件的导通损耗和变压器的铜损；同时零纹波电流具有较小的高频分量和趋肤效应，从而减少直流转直流的转换器电路内部各部分的铜损，也会大大减小原边开关管的关断损耗。当然，第一原边开关电路212、第二原边开关电路222及第三原边开关电路242的占空比也可有一定的变化范围，例如，20％到30％或45％到50％。更进一步地，当占空比在20～30％或45～50％时,因能达到第一电感231及第二电感232的零纹波的内部电流，则使用线路中的杂散电感和较小的输入输出电容即可滤除控制死区的纹波，此时在电路设计里可以移除第一电感231及第二电感232，从而在直流转直流的转换器电路的电路板布局结构上节省出大部分的布局空间分配给功率开关元件和主变压器，直接大大提高产品的功率密度。
在本发明的另一实施例中，转换器电路还可包含多个第三支路24和多个第三电感(图未示)，每一第三支路24的结构及连接方式与图6示出的第三支路的结构及连接方式相同，每一相邻的两个第三副边整流电路243之间通过第三电感串联连接，同时第三电感的工作原理与第一电感231及第二电感232的工作原理相同，在此就不再赘述了。
进一步地，第一支路21的第一原边开关电路212包含两个开关管K1、K3，第二支路22的第二原边开关电路222包含两个开关管K2、K4，每一第三支路24的第三原边开关电路242均包含两个开关管K5、K6，第一原边开关电路212、第二原边开关电路222及第三原边开关电路242的相同位置的开关管的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，其中S为支路的数量，即开关管K1、开关管K2及每一开关管K5的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，开关管K3、开关管K4与每一开关管K6的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，值得注意的，本发明并不对支路的数量进行限定。
当占空比为25％或50％时，第一电感231、第二电感232及多个第三电感两端电压的压差是零伏，由此得到零纹波的输出电流。本发明的转换器电路，当第一原边开关电路212、第二原边开关电路222及多个第三原边开关电路242的占空比为25％或50％时电路，能够在副边获得零电流纹波的输出电流，此零纹波的内部电流，具有较小的有效值，从而直接减少元器件的导通损耗和变压器的铜损；同时零纹波电流具有较小的高频分量和趋肤效应，从而减少直流转直流的转换器电路内部各部分的铜损，也会大大减小原边开关管的关断损耗。当然，第一原边开关电路212、第二原边开关电路222及多个第三原边开关电路242的占空比也可有一定的变化范围，例如，20％到30％或45％到50％。更进一步地，当占空比在20～30％或45～50％时,因能达到第一电感231、第二电感232及多个第三电感零纹波的内部电流，则使用线路中的杂散电感和较小的输入输出电容即可滤除控制死区的纹波，此时在电路设计里可以移除第一电感231、第二电感232及第三电感，从而在直流转直流的转换器电路的电路板布局结构上节省出大部分的布局空间分配给功率开关元件和主变压器，直接大大提高产品的功率密度。
需要说明的是，在本实施例中还可通过选择关断第二支路22或关断至少一个第三支路24来减小空载损耗及实现更宽的输入输出电压范围。
请参照图7，图7为本发明的直流转直流的转换器电路的第三实施例结构示意图。如图7所示，第一支路21与第二支路22均为有源钳位正激拓扑结构，第一支路21的原边电性连接于第一电源侧S1，第二支路22的原边电性连接于第一电源侧S1；第一支路21与第二支路22的副边之间通过第一电感231串联连接，第一支路21与第二支路22的副边还耦接于第二电源侧S2。
进一步地，第一支路21的第一原边开关电路212包含两个开关管K1、K3，第二支路22的第二原边开关电路222包含两个开关管K2、K4，第一原边开关电路212及第二原边开关电路222的相同位置的开关管的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，其中S为支路的数量，即开关管K1与开关管K2的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，开关管K3与开关管K4的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，其中本实施例中S＝2，值得注意的，本发明并不对支路的数量进行限定。
图7示出的转换器电路的工作原理与前述实施例中转换器电路的工作原理相同，在此就不再赘述了。需要说明的是，基于图7示出的转换器电路使得同步整流开关的耐压降低，输出电感体积减小，尤其在当第一原边开关电路212及第二原边开关电路222的占空比等于50％时，转换器电路工作在零纹波工作状态，产品效率和功率密度大大增加。
请参照图8，图8为本发明的直流转直流的转换器电路的第四实施例结构示意图。如图8所示，在本实施例中，第一支路21与第二支路22均为全桥拓扑结构，第一支路21的原边电性连接于第一电源侧S1，第二支路22的原边电性连接于第一电源侧S1；第一支路21与第二支路22的副边之间通过第一电感231串联连接，第一支路21与第二支路22的副边还耦接于第二电源侧S2。图8示出的转换器电路的工作原理与前述实施例中转换器电路的工作原理相同，在此就不再赘述了。
请参照图9，图9为本发明的直流转直流的转换器电路的电路板布局结构的第一实施例结构示意图。如图9所示，本发明直流转直流的转换器电路的电路板布局结构包含：电路板P、变压器单元2111、第一开关管组2121、第一整流管组2131、第二开关管组2221、第二整流管组2231及第一电感231；电路板P具有X轴方向以及垂直于X轴方向的Y轴方向；变压器单元2111，设置于电路板P上；第一开关管组2121设置于电路板P上且沿X轴方向上位于变压器单元2111的一侧；第一整流管组2131设置于电路板P上且沿X轴方向上位于变压器单元2111的另一侧；第二开关管组2221设置于电路板P上且沿X轴方向上位于变压器单元2111的一侧；第二整流管组2231设置于电路板P上且沿X轴方向上位于变压器单元2111的另一侧；且，第一开关管组2121和第二开关管组2221沿Y轴方向上设置于变压器单元2111的同一侧，第一整流管组2131和第二整流管组2231沿Y轴方向上设置于变压器单元2111的同一侧；第一电感231设置于电路板P上且位于第一整流管组2131与第二整流管组2231之间。其中，第一开关管组2121、变压器单元2111及第一整流管组2131构成第一支路21，第二开关管组2221、变压器单元2111及第二整流管组2231构成第二支路22。其中，第一支路21与第二支路22的具体结构及连接关系与图3所示出的第一支路21与第二支路22的具体结构及连接关系相同，在此就不再赘述了。
进一步地，第一开关管组2121构成第一支路21的第一原边开关电路212，第一开关管组2121包含开关管K1、K3、K5、K6，开关管K1、K3、K5、K6电性连接于变压器单元2111，第一整流管组2131构成第一支路21的第一副边整流电路213，第一整流管组2131包含整流管M1、M2、M3、M4，整流管M1、M2、M3、M4电性连接于变压器单元2111；第二开关管组2221构成第二支路22的第二原边开关电路222，第二开关管组2221包含开关管K2、K4、K7、K8，开关管K2、K4、K7、K8电性连接于变压器单元2111，第二整流管组2231构成第二支路22的第二副边整流电路223，第二整流管组2231包含整流管M5、M6、M7、M8，整流管M5、M6、M7、M8电性连接于变压器单元2111。如此，使得第一支路21及第二支路22的各元件之间的连接路径最短，降低转换器电路的功率损耗，提高转换器电路的效率；且，第一开关管组2121、第二开关管组2221与第一整流管组2131、第二整流管组2231等功率器件分别设置于变压器单元2111的两侧，第一整流管组2131与第二整流管组2231相对于第一电感231对称设置，可以使得整个直流转直流的转换器电路在电路板的布局结构上更加对称，提高空间利用率，易于冷空气对流，易于散热设计，并且提高产品的功率密度。
在本实施例中，第一变压器211及第二变压器221集成为变压器单元2111为较佳的实施方式，但本发明并不以此为限。
请参照图10，图10为本发明直流转直流的转换器电路的电路板布局结构的第二实施例结构示意图。如图10所示，本发明的电路板布局结构还包含一第三支路24及第二电感232，第三开关管组2421设置于电路板P上且沿X轴方向上位于变压器单元2111的一侧；第三整流管组2431设置于电路板P上且沿X轴方向上位于变压器单元2111的另一侧；且，第三开关管组2421与第一开关管组2121和第二开关管组2221沿Y轴方向上设置于变压器单元2111的同一侧，第三整流管组2431与第一整流管组2131和第二整流管组2231沿Y轴方向上设置于变压器单元2111的同一侧；第二电感232设置于电路板P上且位于第二整流管组2231与第三整流管组2431之间。其中，第一支路21、第二支路22与第三支路24的具体结构及连接关系与图6所示出的第一支路21与第二支路22与第三支路24的具体结构及连接关系相同，在此就不再赘述了。
进一步地，第三开关管组2421构成第三支路24的第三原边开关电路242，第三开关管组2421包含开关管K9、K10、K11、K12，开关管K9、K10、K11、K12电性连接于变压器单元2111，第三整流管组2431构成第三支路24的第三副边整流电路243，第三整流管组2431包含整流管M9、M10、M11、M12，整流管M9、M10、M11、M12电性连接于变压器单元2111。如此，使得第一支路21、第二支路22及第三支路24的各元件之间的连接路径最短，降低转换器电路的功率损耗，提高转换器电路的效率，可以使得整个直流转直流的转换器电路在电路板的布局结构上更加对称，提高空间利用率，易于冷空气对流，易于散热设计，并且提高产品的功率密度。
值得注意的是，在本实施例中以将第一变压器211、第二变压器221及第三变压器241集成为变压器单元2111为较佳的实施方式，但本发明并不以此为限。
其中本发明并不限制第三支路的数量，在本发明的另一实施例中，还可包含多个第三支路24及至少一第三电感，每一第三电感沿Y轴方向设置于每一相邻的两个第三副边整流电路243之间。
请参照图11，图11为本发明直流转直流的转换器电路的电路板布局结构的第三实施例结构示意图。图11所示电路板布局结构与图9所示出的电路板布局结构大致相同，因此相同部分在此就不再赘述了，现将不同之处说明如下，在本实施例中，将第一电感231与第一变压器211及第二变压器221集成为磁性元件2112，进一步提高空间利用率和增加功率密度。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可将第一变压器211、第二变压器221、至少一第三变压器241、第一电感231、第二电感232及至少一第三电感集成为一磁性元件。
综上所述，通过将电感放置于两个副边整流电路的中间，从而降低了辐射干扰,减少了共模电流,改善了电磁干扰(EMI)性能。同时基于该电路结构，可以使得整个直流转直流的转换器电路在电路板的布局结构上更加对称，提高空间利用率，易于散热设计，并且提高产品的功率密度。在适宜的情况下，可以将变压器和电感集成起来，进一步提高空间利用率和增加功率密度。
需要说明的是：以上实施例仅仅用以说明本发明，而并非限制本发明所描述的技术方案；同时，尽管本说明书参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；因此，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明所附权利要求的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种直流转直流的转换器电路，电性连接于第一电源侧与第二电源侧之间，其特征在于，所述转换器电路包含第一支路、第二支路及第一电感，所述第一支路与所述第二支路的原边耦接于所述第一电源侧，所述第一支路与所述第二支路的副边之间通过所述第一电感串联连接，所述第一支路与所述第二支路的副边耦接于所述第二电源侧。
2.如权利要求1所述的转换器电路，其特征在于，所述第一支路包含：
第一变压器，包含原边绕组及副边绕组；
第一原边开关电路，其一端电性连接于所述第一变压器的原边绕组，所述第一原边开关电路的另一端电性连接于所述第一电源侧；
第一副边整流电路，其一端电性连接于所述第一变压器的副边绕组，所述第一副边整流电路的另一端分别电性连接于所述第二电源侧和所述第一电感的一端；
所述第二支路包含：
第二变压器，包含原边绕组及副边绕组；
第二原边开关电路，其一端电性连接于所述第二变压器的原边绕组，所述第二原边开关电路的另一端电性连接于所述第一电源侧；
第二副边整流电路，其一端电性连接于所述第二变压器的副边绕组，所述第二副边整流电路的另一端电性连接于所述第二电源侧和所述第一电感的另一端。
3.如权利要求2所述的转换器电路，其特征在于，所述第一副边整流电路与所述第一变压器的副边绕组间形成第一连接点及第二连接点，所述第二副边整流电路与所述第二变压器的副边绕组间形成第三连接点及第四连接点，所述转换器电路工作时，所述第一连接点、所述第二连接点与所述第三连接点、所述第四连接点间具有所述第一电感的交流阻抗，以使所述第一连接点及所述第二连接点的电压不再与所述第三连接点及所述第四连接点的跳变电压叠加。
4.如权利要求2所述的转换器电路，其特征在于，所述第一副边整流电路与所述第一变压器的副边绕组间形成第一连接点及第二连接点，所述转换器电路工作时，所述第一连接点和所述第二连接点的电压的跳变频率为所述第一原边开关电路及所述第二原边开关电路的开关频率的1倍。
5.如权利要求2所述的转换器电路，其特征在于，还包含：
第二电感；及
第三支路，所述第三支路包含：
第三变压器，包含原边绕组及副边绕组；
第三原边开关电路，其一端电性连接于所述第三变压器的原边绕组，所述第三原边开关电路的另一端电性连接于所述第一电源侧；
第三副边整流电路，其一端电性连接于所述第三变压器的副边绕组，所述第三副边整流电路的另一端电性连接于所述第二电源侧和所述第二
电感的一端，所述第二电感的另一端电性连接于所述第二副边整流电路。
6.如权利要求5所述的转换器电路，其特征在于，还包含至少一所述第三支路及至少一第三电感，每一相邻的两个所述第三副边整流电路通过一所述第三电感串联连接。
7.如权利要求2所述的转换器电路，其特征在于，所述第一原边开关电路及所述第二原边开关电路均分别包含多个开关管，所述第一原边开关电路及所述第二原边开关电路的相同位置的所述开关管的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，其中S为支路的数量。
8.如权利要求6所述的转换器电路，其特征在于，所述第一原边开关电路、所述第二原边开关电路及每一所述第三原边开关电路均分别包含多个开关管，所述第一原边开关电路、所述第二原边开关电路及每一所述第三原边开关电路的相同位置的所述开关管的驱动信号之间的相位差θ＝180°/S，其中S为支路的数量。
9.如权利要求1所述的转换器电路，其特征在于，所述第一支路及所述第二支路为半桥拓扑结构、全桥拓扑结构及正激拓扑结构中的一者。
10.如权利要求5所述的转换器电路，其特征在于，所述第一支路及所述第二支路及所述第三支路为半桥拓扑结构、全桥拓扑结构及正激拓扑结构中的一者。
11.如权利要求1所述的转换器电路，其特征在于，所述第一支路的原边开关电路及所述第二支路的原边开关电路具有一占空比，设置所述占空比使得所述第一支路及所述第二支路输出零纹波的输出电流。
12.如权利要求11所述的转换器电路，其特征在于，所述第一支路的原边开关电路及所述第二支路的原边开关电路的占空比为20％到30％之间的任一值。
13.如权利要求11所述的转换器电路，其特征在于，所述第一支路的原边开关电路及所述第二支路的原边开关电路的占空比为45％到50％之间的任一值。
14.一种包含上述权利要求1-13中任一项所述的直流转直流的转换器电路的电路板布局结构，其特征在于，包含：
电路板，具有X轴方向以及垂直于所述X轴方向的Y轴方向；
变压器单元，设置于所述电路板上；
第一开关管组设置于所述电路板上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的一侧；
第一整流管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的另一侧；
第二开关管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的一侧；
第二整流管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的另一侧；以及
第一电感设置于所述电路板P上且位于所述第一整流管组与所述第二整流管组之间，其中，所述第一开关管组和所述第二开关管组沿所述Y轴方向上设置于所述变压器单元的同一侧，所述第一整流管组和所述第二整流管组沿所述Y轴方向上设置于所述变压器单元的同一侧。
15.如权利要求14所述的电路板布局结构，其特征在于，所述第一整流管组与所述第二整流管组相对于所述第一电感对称设置。
16.如权利要求15所述的电路板布局结构，其特征在于，还包含：
第三开关管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的一侧；
第三整流管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的另一侧；以及
第二电感设置于所述电路板P上且位于所述第二整流管组与所述第三整流管组之间，其中，所述第三开关管组与所述第一开关管组和所述第二开关管组沿所述Y轴方向上设置于所述变压器单元的同一侧，所述第三整流管组与所述第一整流管组和所述第二整流管组沿所述Y轴方向上设置于所述变压器单元的同一侧。
17.如权利要求16所述的电路板布局结构，其特征在于，还包含：
至少一所述第三开关管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的一侧；
至少一所述第三整流管组设置于所述电路板P上且沿所述X轴方向上位于所述变压器单元的另一侧；以及
至少一第三电感，每一所述第三电感设置于每一相邻的两个所述第三整流管组之间。
18.如权利要求14所述的电路板布局结构，其特征在于，所述变压器单元与所述第一电感集成为磁性元件。
19.如权利要求16所述的电路板布局结构，其特征在于，所述变压器单元与所述第一电感及所述第二电感集成为磁性元件。
20.如权利要求16所述的电路板布局结构，其特征在于，所述变压器单元与所述第一电感、所述第二电感及至少一所述第三电感集成为磁性元件。
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