紧调整输出的组合变流器制造技术

本发明专利技术涉及隔离型DC/DC电能转换器，旨在提供一种紧调整输出的组合变流器。其变压器的原边侧绕组由第一绕组和辅助绕组组成，其中第一绕组与逆变电路的输出相接，辅助绕组经第二整流电路接至不隔离DC‑DC转换电路；不隔离DC‑DC转换电路的输出电容与输入直流电压串联后作为逆变电路的直流输入；在并接于输出电容的电阻上采样直流输出电压并送至隔离反馈电路，由隔离反馈电路向不隔离DC‑DC转换电路发送占空比调节信号，用于实现输出电压的紧调整。本发明专利技术中，变压器的磁芯利用率能够最大化，提高效率和功率密度；无需改变谐振电路的开关频率就能获得输出电压的稳定和调节；拓扑中只需一个主隔离变压器，减少磁芯数量；变压器副边的整流电路更容易采用同步整流技术。

Combination converter with tight adjustment output

The invention relates to an isolated type DC/DC electric energy converter, in order to provide a combined converter with tight adjustment output. The primary winding of the transformer comprises a first winding and the auxiliary winding, the output of the first winding and the inverter circuit is connected with the auxiliary winding of the second rectifying circuit connected to the DC non isolated DC converter circuit; not isolated output capacitance and the input DC voltage conversion circuit DC DC series as the input DC inverter circuit; the resistance is connected to the output capacitor on the DC output voltage sampling and sent to the isolation feedback circuit, the feedback circuit to DC isolation isolation DC conversion circuit to send signals for duty cycle adjustment, adjust the output voltage of the tight. In the invention, the transformer core utilization can be maximized, improve the efficiency and power density; no switching frequency can change the resonant circuit output voltage stability and topology adjustment; only one main transformer, reduce the number of core; rectifier transformer secondary side synchronous rectifier more easily.

【技术实现步骤摘要】
紧调整输出的组合变流器
本专利技术涉及一种隔离型DC/DC电能转换器，具体的说是一种紧调整输出的组合变流器。
技术介绍
很多电能转换的应用场合需要实现输入、输出之间的电气隔离，还需要输出电压的紧调整，以便保证负载扰动或者输入电压变动时，输出电压仍然恒定。为了实现输出的紧调整，一般采用带有高频变压器隔离DC/DC变流器，如图1所示，通过原边开关管的占空比或者开关频率的调节，实现输出电压的恒定。这样的方案虽然简单，但是效率较低，尤其是变压器的工作占空比也会随着电路的占空比调节而变化，导致变压器利用效率低。为了提高变压器的利用率，可以采用两级DC/DC的结构，如图2所示。其中第一级DC/DC中的变压器工作在固定占空比的状态，依靠后级不隔离的DC-DC变流器实现输出电压的紧调整。采用这样的结构，前级作为电压不可调的直流变压器(DCX)，实现元件利用率最大化和转换效率的最优化。但是，所有的输入功率要经过两级变换，系统效率较低。中国专利文献(CN102185493A)中提出一种变压器和辅助变压器的原边绕组在交流侧串联，两个变压器的直流侧独立输出，辅助变压器的输出再经过一级不隔离的DC-DC变换后与变压器的直流输出并联，实现总输出紧调整输出的高效变流拓扑。原边主电路工作于恒定的谐振频率附近，很好的实现零电压开通和零电流关断，使电路工作于高频，获得高效率。但是，该拓扑中需要增加一个独立的辅助变压器，降低了功率密度，提高了成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种紧调整输出的组合变流器。本专利技术能以恒定频率工作于谐振频率附近，提高效率，又可以实现紧调整输出。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种紧调整输出的组合变流器，包括输入直流电压(Vin)、变压器(T)、位于变压器原边侧的逆变电路(Inverter)，以及位于变压器副边侧的输出绕组(S1)和第一整流电路(Rec1)，第一整流电路(Rec1)接至输出电容(Co)；所述变压器(T)的原边侧绕组由第一绕组(P1)和辅助绕组(S2)组成，其中第一绕组(P1)与逆变电路(Inverter)的输出相接，辅助绕组(S2)经第二整流电路(Rec2)接至不隔离DC-DC转换电路；不隔离DC-DC转换电路的输出电容(cout)与输入直流电压(Vin)串联后作为逆变电路(Inverter)的直流输入；在并接于输出电容(Co)的电阻(Ro)上采样直流输出电压(Vo)并送至隔离反馈电路，由隔离反馈电路向不隔离DC-DC转换电路发送占空比调节信号，用于实现输出电压的紧调整。本专利技术中，在逆变电路(Inverter)的输入端并联电容(Cin)。本专利技术中，在不隔离DC-DC的输出电容(Cout)两端反并联二极管(D)；或者，在不隔离DC-DC的输出电容(Cout)两端并联同步整流管。本专利技术中，在所述逆变电路(Inverter)和变压器(T)之间设置一个阻抗网络(Zr)。本专利技术中，所述阻抗网络(Zr)是由至少一个电容(Cr)与至少一个电感(Lr)组合而成的谐振电路。本专利技术中，所述逆变电路(Inverter)是高频逆变电路，是全桥电路或半桥电路中的一种。本专利技术中，所述第一整流电路(Rec1)是中心抽头整流电路、全桥整流电路或半波整流电路中的一种；所述第二整流电路(Rec2)是中心抽头整流电路、全桥整流电路或半波整流电路中的一种。本专利技术中，所述不隔离DC-DC变换器是升压型Boost、降压型Buck或升降压型Buck-Boost中的一种。专利技术原理描述：述变压器(T)的输出绕组(S1)经整流后产生直流输出电压(Vo)；辅助绕组(S2)整流后产生一个独立的直流输出(Vc)，将直流输出(Vc)经过一级不隔离的DC-DC转换后与输入直流电压(Vin)串联，再作为主电路高频逆变电路(Inverter)的直流输入。通过采样直流输出电压(Vo)，经隔离反馈后控制不隔离DC-DC的占空比，来实现输出电压的紧调整。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)变压器的原边可以实现固定占空比，因此变压器的磁芯利用率能够最大化，提高效率和功率密度；(2)无需改变谐振电路的开关频率就能获得输出电压的稳定和调节；(3)拓扑中只需一个主隔离变压器，减少磁芯数量；(4)变压器副边的整流电路更容易采用同步整流技术；(5)大部分功率直接通过一级变压器传递到输出；(6)拓扑更加简单。附图说明图1：传统变流器；图2：两级级联型变流器；图3：本专利技术提出的紧调整输出的组合变流器；图4：本专利技术提出的一种改进的紧调整输出的组合变流器；图5：本专利技术提出的另一种改进的紧调整输出的组合变流器图6：本专利技术提出的再一种改进的紧调整输出的组合变流器；图7：半桥谐振源型组合变流器图8：另一种半桥谐振源型组合变流器图9：全桥谐振源型组合变流器图10：输出绕组采用中心抽头整流的组合变流器；图11：输出绕组采用全桥整流的组合变流器；图12：辅助绕组采用中心抽头整流的组合变流器；图13：辅助绕组采用全桥整流的组合变流器；图14：不隔离DC-DC采用Buck的组合变流器；图15：不隔离DC-DC采用Boost的组合变流器；图16：采用全桥整流的半桥谐振源型组合变流器。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1：紧调整输出的组合变流器包括输入直流电压Vin、变压器T、位于变压器原边侧的高频逆变电路Inverter，以及位于变压器副边侧的输出绕组S1和第一整流电路Rec1，第一整流电路Rec1接至输出电容Co；变压器T的原边侧绕组由第一绕组P1和辅助绕组S2组成，其中第一绕组P1与高频逆变电路Inverter的输出相接，辅助绕组S2经第二整流电路Rec2接至不隔离DC-DC转换电路；不隔离DC-DC转换电路的输出电容Cout与输入直流电压Vin串联，输入直流电压Vin的输出作为高频逆变电路Inverter的直流输入；在并接于输出电容Co的电阻Ro上采样直流输出电压Vo并送至隔离反馈电路，由隔离反馈电路向不隔离DC-DC转换电路发送占空比调节信号，用于实现输出电压的紧调整。该组合变流器中，变压器T的输出绕组S1整流后产生直流输出电压Vo，辅助绕组S2整流后产生一个独立的直流输出Vc，将该直流输出经过一级不隔离的DC-DC转换后与输入直流电压Vin串联，再作为高频逆变电路Inverter的直流输入，通过采样直流输出电压Vo，经隔离反馈后控制不隔离DC-DC的占空比，来实现输出电压的紧调整，如图3所示。由于原边采用固定频率固定占空比控制，变压器T的磁芯利用率能够最大化，提高效率和功率密度。同时由于原边采用固定占空比控制，对于副边采用同步整流技术时，驱动会很简单。拓扑只需要一个主隔离变压器，磁芯数量少，拓扑简单。实施例2：为了使高频逆变电路Inverter的输入电压保持稳定，在其输入侧并联一个输入电容Cin，如图4所示。电路中其余部分结构与实施例1中相同，此处不再赘述。实施例3：为了满足在启动时刻，不隔离DC-DC的输出电容Cout两端不产生反压，在其两端反并联一个二极管D，在电路启动后，二极管D承受反压不影响电路的正常工作，如图5所示。电路中其余部分结构与实施例2中相同，此处不再赘述。实施例4：为了提高变流器的效率和功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧调整输出的组合变流器，包括输入直流电压(Vin)、变压器(T)、位于变压器原边侧的逆变电路(Inverter)，以及位于变压器副边侧的输出绕组(S1)和第一整流电路(Rec1)，第一整流电路(Rec1)接至输出电容(Co)；其特征在于，所述变压器(T)的原边侧绕组由第一绕组(P1)和辅助绕组(S2)组成，其中第一绕组(P1)与逆变电路(Inverter)的输出相接，辅助绕组(S2)经第二整流电路(Rec2)接至不隔离DC‑DC转换电路；不隔离DC‑DC转换电路的输出电容(cout)与输入直流电压(Vin)串联后作为逆变电路(Inverter)的直流输入；在并接于输出电容(Co)的电阻(Ro)上采样直流输出电压(Vo)并送至隔离反馈电路，由隔离反馈电路向不隔离DC‑DC转换电路发送占空比调节信号，用于实现输出电压的紧调整。

【技术特征摘要】
1.一种紧调整输出的组合变流器，包括输入直流电压(Vin)、变压器(T)、位于变压器原边侧的逆变电路(Inverter)，以及位于变压器副边侧的输出绕组(S1)和第一整流电路(Rec1)，第一整流电路(Rec1)接至输出电容(Co)；其特征在于，所述变压器(T)的原边侧绕组由第一绕组(P1)和辅助绕组(S2)组成，其中第一绕组(P1)与逆变电路(Inverter)的输出相接，辅助绕组(S2)经第二整流电路(Rec2)接至不隔离DC-DC转换电路；不隔离DC-DC转换电路的输出电容(cout)与输入直流电压(Vin)串联后作为逆变电路(Inverter)的直流输入；在并接于输出电容(Co)的电阻(Ro)上采样直流输出电压(Vo)并送至隔离反馈电路，由隔离反馈电路向不隔离DC-DC转换电路发送占空比调节信号，用于实现输出电压的紧调整。2.根据权利要求1所述的组合变流器，其特征在于，在逆变电路(Inverter)的输入端并联电容(Cin)。3.根据权利要求1所述的组合变流器，其特征在于，在不隔离DC-...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴新科，康培林，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33