一种有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电压变换技术领域，特别是涉及一种有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置。
【背景技术】
[0002]随着电力电子技术和数字控制技术的发展，目前常用的微型电压变换器有以下三种:
[0003]如图1所示，图1为现有技术中的一种传统的升压变换器的示意图。该升压变换器中的电感Lf起着储能元件的作用，当开关导通时，电源向电感Lf充电，电感Lf储能，而当开关关断时，电源和电感Lf共同向电容充电并向负载释放能量，以达到升高电压的目的，实现系统的最大功率跟踪。
[0004]如图2所示，图2为现有技术中的一种反激式变换器的示意图。该反激式变换器中的变压器起着储能元件的作用，可以看作是一对相互耦合的电感。该反激式变换器的原边开关导通时，原边绕组的电流线性增长，电感储能增加，副边电路无电流，而当原边开关关断时，原边绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过副边绕组和二极管向输出端释放，此时副边电路有电流，实现了能量的传递。
[0005]如图3所示，图3为现有技术中的一种正激式变换器的示意图。该正激式变换器的工作原理恰好与上述反激式变换器相反，该正激式变换器原边开关导通时，变压器的励磁电流由零开始，随着时间的增加而线性地增加，通过变压器向副边传递能量，而当原边开关关断时，原边绕组的电流线性增加，电感储能增加，副边电路无电流。
[0006]上述传统的升压变换器具有元器件少、成本低、结构简单和控制相对容易的优点，但其输入端与输出端之间无电气隔离，安全性能差；而上述反激式变换器和正激式变换器虽然可以实现输入端与输出端之间的电气隔离，但是反激式变换器只适合较小功率的场合，在实际中有一定的限制，交错并联反激式变换器也才能控制不超过600W的变换器，但其开关器件多，控制相对复杂，正激式变换器适合较大功率的场合，但其控制算法复杂，且变压器原边不易实现磁复位，如果要实现精确控制，就需要较多的开关器件，且开关应力大，体积大，制造成本尚。
【实用新型内容】
[0007]为解决上述问题，本实用新型提供了一种有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置，能够使得电压变换在保证安全性能的前提下，减少开关数量，降低开关应力，从而降低装置的体积，节约成本。
[0008]本实用新型提供的一种有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置，包括:
[0009]采集电路，用于采集输入直流电压电流信号和输出直流电压信号；
[0010]控制器，用于对所述输入直流电压电流信号进行最大功率追踪，形成开关驱动信号;
[0011]驱动电路，用于根据所述开关驱动信号，控制有源箝位升压电路的主开关和辅助开关的开启或关闭；
[0012]所述有源箝位升压电路，用于对输入的直流电压信号进行高边有源箝位和升压；
[0013]隔离电路，用于对经过高边有源箝位和升压的直流电压信号进行隔离，输出升压后的高频直流电压。
[0014]优选的，在上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置中，所述有源箝位升压电路包括有源箝位电路和升压电路。
[0015]优选的，在上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置中，所述升压电路包括:
[0016]第一端与输入电压的正极连接的第一电感元件；
[0017]第一端与所述输入电压的负极连接的主开关；
[0018]所述主开关的第二端和所述第一电感元件的第二端之间连接有谐振电感。
[0019]优选的，在上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置中，所述有源箝位电路包括:
[0020]第一端与所述第一电感元件的第二端连接的二极管；
[0021]所述二极管的两端并联有第一电容元件；
[0022]第一端与所述主开关的第二端连接的第二电容元件；
[0023]所述第二电容元件的第二端和所述二极管的第二端之间连接有辅助开关。
[0024]优选的，在上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置中，所述隔离电路连接在所述二极管的第二端和所述主开关的第一端之间。
[0025]优选的，在上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置中，所述控制器包括STM32核心控制板。
[0026]优选的，在上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置中，还包括:辅助电源，用于为所述有源箝位升压电路、所述采集电路、所述控制器和所述驱动电路供电。
[0027]本实用新型提供的上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置，包括:采集电路，用于采集输入直流电压电流信号和输出直流电压信号；控制器，用于对所述输入直流电压电流信号进行最大功率追踪，形成开关驱动信号；驱动电路，用于根据所述开关驱动信号，控制有源箝位升压电路的主开关和辅助开关的开启或关闭；所述有源箝位升压电路，用于对输入的直流电压信号进行高边有源箝位和升压；隔离电路，用于对经过高边有源箝位和升压的直流电压信号进行隔离，输出升压后的高频直流电压。该装置能够使得在保证安全的前提下，减少开关数量，降低开关应力，从而降低装置的体积，节约成本。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0029]图1为现有技术中的一种传统的升压变换器的示意图；
[0030]图2为现有技术中的一种反激式变换器的示意图；
[0031]图3为现有技术中的一种正激式变换器的示意图；
[0032]图4为本申请实施例提供的一种有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置的示意图；
[0033]图5为本申请实施例提供的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置中的有源箝位升压电路和隔离电路的连接示意图；
[0034]图6为有源箝位升压隔离电路开关驱动信号的示意图；
[0035]图7为本申请实施例提供的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置的硬件结构图；
[0036]图8为本申请实施例提供的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置与直流母线连接的示意图；
[0037]图9为本申请实施例提供的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置运行的主程序流程图；
[0038]图10为输入电压波形图；
[0039]图11为输入电流波形图；
[0040]图12为直流母线串联前输出电压波形图；
[0041]图13为直流母线串联后输出电压波形图。
【具体实施方式】
[0042]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0043]本申请实施例提供的一种有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置如图4所示，图4为本申请实施例提供的一种有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置的示意图。该有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置100包括:
[0044]采集电路110，用于采集输入直流电压电流信号和输出直流电压信号；
[0045]控制器120，用于对所述输入直流电压电流信号进行最大功率追踪，形成开关驱动信号;
[0046]驱动电路130，用于根据所述开关驱动信号，控制有源箝位升压电路140的主开关和辅助开关的开启或关闭；
[0047]所述有源箝位升压电路140，用于对输入的直流电压信号进行高边有源箝位和升压；
[0048]隔离电路150，用于对经过高边有源箝位和升压的直流电压信号进行隔离，输出升压后的高频直流电压。
[0049]本申请实施例提供的上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置，可应用于中小功率的场合，不仅能实现变换器装置输入端与输出端的电气隔离，而且体积小、安全性能高、成本也较低，而且控制更为简单，由于在该变换器装置的原边升压电路加上了有源箝位升压电路，可以实现开关的软开关，降低开关的开关损耗，提高变换器装置的效率。
[0050]在上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置中，所述有源箝位升压电路包括有源箝位电路和升压电路，用于提高输出电压，为了对电路结构进行说明，请参考图5，图5为本申请实施例提供的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置中的有源箝位升压电路和隔离电路的连接示意图，其中，所述有源箝位升压电路140包括有源箝位电路141和升压电路142，所述升压电路142包括:
[0051]第一端与输入电压的正极连接的第一电感元件Lf;
[0052]第一端与所述输入电压的负极连接的主开关S1;
[0053]所述主开关第二端和所述第一电感元件Lf的第二端之间连接有谐振电感Lp
[0054]所述有源箝位电路141包括:
[0055]第一端与所述第一电感元件Lf的第二端连接的二极管VD 1；
[0056]所述二极管VDi的两端并联有第一电容元件；
[0057]第一端与所述主开关第二端连接的第二电容元件C c；
[0058