直流-直流变换器的制作方法

专利名称：直流-直流变换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变换器，更具体地说，涉及一种直流-直流变换器。
背景技术：
如图1所示的专利US6583999B1公开了一种直流-直流变换器，该直流-直流变换器包含一个BOOST电路以及一对并联的谐振变换器电路，第一以及 第二谐振变换器电路以相同频率错相90度工作，可以减小输出纹波电流。但 是，若第一和第二谐振变换器的谐振参数存在差异时，两路的电流不均衡， 当谐振参数差异比较大时，甚至有一路不往副边传递功率。

实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述并联的谐振变 换器电路各个支路电流不均衡，当谐振参数差异较大时，甚至有一支路不往 副边传递功率的缺陷，提供一种直流-直流变换器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种直流变换器， 其包括正负输入母线和正负输出母线之间的至少两个谐振变换器电路、以及 控制电路，在每一个谐振变换器电路和正负输入母线之间均设置有电压预调 整器电路；每一个谐振变换器电路和电压预调整器电路的控制端均耦合到控 制电路，所述控制电路用于调节每一个电压预调整器电路的输出电压以及直 流-直流变换器电路的输出电压。
在本实用新型所述的直流-直流变换器中，每一个谐振变换器电路均是自 限流谐振变换器电路或者是具有箝位绕组的谐振变换器电路。
在本实用新型所述的直流-直流变换器中，每一个电压预调整器电路是 BOOST型电压预调整器电路或BUCK型电压预调整器电路。在本实用新型所述的直流-直流变换器中，所述直流变换器包括正负输入
母线和正负输出母线之间的第一谐振变换器电路和第二谐振变换器电路；在 第一谐振变换器电路和和正负输入母线之间设置有第一电压预调整器电路； 在第二谐振变换器电路和正负输入母线之间设置有第二电压预调整器电路； 第一电压预调整器电路和第二电压预调整器电路同频错相180度工作；第一 谐振变换器电路和第二谐振变换器电路同频错相90度工作。
在本实用新型所述的直流-直流变换器中，所述第一谐振变换器电路和第 二谐振变换器电路是半桥结构。
在本实用新型所述的直流-直流变换器中，所述第一谐振变换器电路包括 顺次串联的第一谐振电路、变压器T1和第一整流电路；所述第一谐振电路包 括开关管S1、 S2、电容Crl、 Cr2、 二极管Dcl、 Dc2、以及电感Lrl;
其中，开关管S1的第一端与第一电压预调整器电路的输出端连接、开关 管S1的第二端与开关管S2的第一端连接并连接到变压器T1原边绕组的一端， 开关管S2的第二端连接到输入负母线；
电容Crl的一端与第一电压预调整器电路的输出端连接、电容Crl的另 一端与电容Cr2的一端连接并连接到电感Lrl的一端，同时还连接到二极管 Dcl的阳极，电容Cr2的另一端连接到输入负母线，电感Lrl的另一端连接到 变压器T1原边绕组的另一端；
二极管Del的阴极与第一电压预调整器电路的输出端连接、二极管Del 的阳极与二极管Dc2阴极连接、二极管Dc2的阳极连接到输入负母线；
开关管Sl和开关管S2的控制端耦合到所述控制电路。
在本实用新型所述的直流-直流变换器中，所述第二谐振变换器电路包括 顺次串联的第二谐振电路、变压器T2和第二整流电路；所述第二谐振电路包 括开关管S3、 S4、电容Cr3、 Cr4、 二极管Dc3、 Dc4、以及电感Lr2;
其中，开关管S3的第一端与第二电压预调整器电路的输出端连接、开关 管S3的第二端与开关管S4的第一端连接并连接到变压器T2原边绕组的一端， 开关管S4的第二端连接到输入负母线；
电容Cr3的一端与第二电压预调整器电路的输出端连接、电容Cr3的另
7一端与电容Cr4的一端连接并连接到电感Lr2的一端，同时还连接到二极管 Dc3的阳极，电容Cr4的另一端连接到输入负母线，电感Lr2的另一端连接到 变压器T2原边绕组的另一端；
二极管Dc3的阴极与第二电压预调整器电路的输出端连接、二极管Dc3 的阳极与二极管Dc4阴极连接、二极管Dc4的阳极连接到输入负母线；
开关管S3和开关管S4的控制端耦合到所述控制电路。
在本实用新型所述的直流-直流变换器中，所述第一电压预调整器电路包 括电感Lll、 二极管Dll、电容C11和开关管S11;
其中，电感Lll的一端与输入正母线连接，另一端与二极管Dll的阳极 连接并连接到开关管Sll的第一端；
二极管Dll的阴极作为所述第一电压预调整器电路的输出端，并与电容 Cll的一端连接，电容C11的另一端连接到输入负母线；
开关管Sll的第二端连接到输入负母线，开关管Sll的控制端耦合到所 述控制电路。
在本实用新型所述的直流-直流变换器中，所述第二电压预调整器电路包 括电感L12、 二极管D12、电容C12和开关管S12;
其中，电感L12的一端与输入正母线连接，另一端与二极管D12的阳极 连接并连接到开关管S12的第一端；
二极管D121的阴极作为所述第一电压预调整器电路的输出端，并与电容 C12的一端连接，电容C12的另一端连接到输入负母线；
开关管S12的第二端连接到输入负母线，开关管S12的控制端耦合到所 述控制电路。
在本实用新型所述的直流-直流变换器中，所述第一谐振变换器电路包括 顺次串联的第一谐振电路、变压器T1和第一整流电路；所述第一谐振电路包 括开关管S1、 S2、电容Crl、 Cr2、 二极管Dcl、 Dc2、以及变压器Lrl;
其中，开关管S1的第一端与第一电压预调整器电路的输出端连接、开关 管S1的第二端与开关管S2的第一端连接并连接到变压器T1原边绕组的一端, 开关管S2的第二端连接到输入负母线；
8电容Crl的一端与第一电压预调整器电路的输出端连接、电容Crl的另 一端与电容Cr2的一端连接并连接到变压器Lrl的原边绕组的一端，电容Cr2 的另一端连接到输入负母线，变压器Lrl的原边绕组的另一端连接到变压器 Tl原边绕组的另一端；
二极管Del的阴极与第一电压预调整器电路的输出端连接、二极管Del 的阳极与二极管Dc2阴极连接，并与变压器Lrl的副边绕组的同名端连接、 二极管Dc2的阳极连接到输入负母线；变压器Lrl的副边绕组的异名端连接 到变压器T1的另一端；
开关管Sl和开关管S2的控制端耦合到所述控制电路。
在本实用新型所述的直流-直流变换器中，所述第二谐振变换器电路包括 顺次串联的第二谐振电路、变压器T2和第二整流电路；所述第二谐振电路包 括开关管S3、 S4、电容Cr3、 Cr4、 二极管Dc3、 Dc4、以及变压器Lr2;
其中，开关管S3的第一端与第二电压预调整器电路的输出端连接、开关 管S3的第二端与开关管S4的第一端连接并连接到变压器T2原边绕组的一端， 开关管S4的第二端连接到输入负母线；
电容Cr3的一端与第二电压预调整器电路的输出端连接、电容Cr3的另 一端与电容Cr4的一端连接并连接到变压器Lr2的原边绕组的一端，电容Cr4 的另一端连接到输入负母线，变压器Lrl的原边绕组的另一端连接到变压器 T2原边绕组的另一端；
二极管Dc3的阴极与第二电压预调整器电路的输出端连接、二极管Dc3 的阳极与二极管Dc4阴极连接，并与变压器Lr2的副边绕组的同名端连接、 二极管Dc4的阳极连接到输入负母线；变压器Lr2的副边绕组的异名端连接 到变压器T2的另一端；
开关管S3和开关管S4的控制端耦合到所述控制电路。
在本实用新型所述的直流-直流变换器中，所述第一谐振变换器电路包括 顺次串联的第一谐振电路、变压器T1和第一整流电路；所述第一谐振电路包 括开关管S1、 S2、电容Crl、 Cr2、 二极管Dcl、 Dc2、以及电感Lrl;变压器 Tl包括原边第一绕组和原边第二绕组；其中，开关管S1的第一端与第一电压预调整器电路的输出端连接、开关 管Sl的第二端与开关管S2的第一端连接并连接到电感Lrl 一端，电感Lrl 的另一端与变压器Tl原边第一绕组的一端连接，同时还连接到变压器Tl原 边第二绕组的一端，开关管S2的第二端连接到输入负母线；
电容Crl的一端与第一电压预调整器电路的输出端连接、电容Crl的另 一端与电容Cr2的一端连接并连接到变压器Tl的原边第一绕组的另一端，电 容Cr2的另一端连接到输入负母线；
二极管Del的阴极与第一电压预调整器电路的输出端连接、二极管Del 的阳极与二极管Dc2阴极连接,并与变压器T1的原边第二绕组的另一端连接、 二极管Dc2的阳极连接到输入负母线；
开关管Sl和开关管S2的控制端耦合到所述控制电路。
在本实用新型所述的直流-直流变换器中，所述第二谐振变换器电路包括 顺次串联的第二谐振电路、变压器T2和第二整流电路；所述第二谐振电路包 括开关管S3、 S4、电容Cr3、 Cr4、 二极管Dc3、 Dc4、以及电感Lr2;变压器 T2包括原边第一绕组和原边第二绕组；
其中，开关管S3的第一端与第二电压预调整器电路的输出端连接、开关 管S3的第二端与开关管S4的第一端连接并连接到电感Lr2 —端，电感Lr2 的另一端与变压器T2原边第一绕组的一端连接，同时还连接到变压器T2原 边第二绕组的一端，开关管S4的第二端连接到输入负母线；
电容Cr3的一端与第二电压预调整器电路的输出端连接、电容Cr3的另 一端与电容Cr4的一端连接并连接到变压器T2的原边第一绕组的另一端，电 容Cr4的另一端连接到输入负母线；
二极管Dc3的阴极与第二电压预调整器电路的输出端连接、二极管Dc3 的阳极与二极管Dc4阴极连接，并与变压器T2的原边第二绕组的另一端连接、 二极管Dc4的阳极连接到输入负母线；
开关管S3和开关管S4的控制端耦合到所述控制电路。
在本实用新型所述的直流-直流变换器中，所述第一电压预调整器电路包 括电感Lll、 二极管Dll、电容C11和开关管S11;其中，电感Lll的一端与输入正母线连接，另一端与二极管Dll的阳极 连接并连接到开关管Sll的第一端；
二极管Dll的阴极作为所述第一电压预调整器电路的输出端，并与电容
Cll的一端连接，电容C11的另一端连接到输入负母线；
开关管Sll的第二端连接到输入负母线，开关管Sll的控制端耦合到所 述控制电路；
所述第二电压预调整器电路包括电感L12、 二极管D12、电容C12和开关 管S12;
其中，电感L12的一端与输入正母线连接，另一端与二极管D12的阳极 连接并连接到开关管S12的第一端；
二极管D121的阴极作为所述第一电压预调整器电路的输出端，并与电容 C12的一端连接，电容C12的另一端连接到输入负母线；
开关管S12的第二端连接到输入负母线，开关管S12的控制端耦合到所 述控制电路。
在本实用新型所述的直流-直流变换器中，所述第一整流电路和第二整流 电路是桥式整流或同步整流；所述直流-直流变换器还包括滤波电容Co，其并 联在直流-直流变换器正负输出母线之间。
实施本实用新型的直流-直流变换器，具有以下有益效果通过分别调节 每个电压预调整器电路的电压，使每个谐振变换器电路的输出电压相同，从 而使每个谐振变换器电路的输出电流相同，解决了谐振变换器电路并联时， 两个谐振变换器电路谐振参数存在差异时，两路电流不均衡，甚至有一路不 往副边传递功率的问题，并且可以减小谐振变换器电路的输入输出电流纹波， 同时具有自动限流功能。


下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中
图1是现有技术中直流-直流变换器的电路原理图2是本实用新型直流-直流变换器第一实施例的电路原理图；图3是图2所示的谐振变换器电路的驱动信号时序图4是图2所示的谐振变换器电路的电感电流波形图5是图2所示的电压预调整器电路的驱动信号时序图6是图2所示的电压预调整器电路的电感电流波形图7是本实用新型直流-直流变换器第二实施例的电路原理图8是图7所示的谐振变换器电路的驱动信号时序图9是图7所示的谐振变换器电路的电感电流波形图10是图7所示的电压预调整器电路的驱动信号时序图11是图7所示的电压预调整器电路的电感电流波形图12是本实用新型直流-直流变换器第三实施例的电路原理图。
具体实施方式
现有技术中的直流-直流变换器包括正负输入母线和正负输出母线之间 的至少两个谐振变换器电路、控制电路以及一个电压预调整器电路，在这种 电路结构中，如果并联的谐振变换器电路的谐振参数存在差异时，就会导致 各个支路电流不均衡，甚至有一路不往副边传递功率的问题，因此本实用新 型针对以上缺陷，对该直流-直流变换器进行改进，具体是在每一个谐振变换 器电路和正负输入母线之间均设置有电压预调整器电路；每一个谐振变换器 电路和电压预调整器电路的控制端均耦合到控制电路，所述控制电路用于调 节每一个电压预调整器电路的输出电压以及直流-直流变换器电路的输出电 压。分别调节每个电压预调整器电路的电压，使得每个谐振变换器电路的输 出电压相同，从而使得每个谐振变换器电路的输出电流相同。
另外，在实施中为每一个谐振变换器电路设置限流器件，使得其具有自 限流功能，因此该谐振变换器电路所具有的良好的自限流功能使得即使在短 路情况发生时也能有效地限制电路电流，防止电路元器件损坏。对于电压预
调整器电路，其可以是BOOST型电压预调整器电路或BUCK型电压预调整器电 路。
如图2所示的第一实施例中，该直流-直流变换器包括交错并联在正负输
12入母线和正负输出母线之间的第一谐振变换器电路1和第二谐振变换器电路 2;为了调节第一谐振变换器电路1和第二谐振变换器电路2的输出电流，在 第一谐振变换器电路1和和正负输入母线之间设置有第一电压预调整器电路 3;在第二谐振变换器电路2和正负输入母线之间设置有第二电压预调整器电
路4;如图5和6所示，第一电压预调整器电路3和第二电压预调整器电路4 同频错相180度工作；如图3和4所示，第一谐振变换器电路1和第二谐振 变换器电路2同频错相90度工作。在实施中，第一谐振变换器电路l和第二 谐振变换器电路2是半桥结构。
如图2所示，第一谐振变换器电路1包括顺次串联的第一谐振电路11、
变压器T1和第一整流电路；第一整流电路可以是桥式整流或同步整流；第一
谐振电路11包括开关管S1、 S2、电容Crl、 Cr2、 二极管Dcl、 Dc2、以及电 感Lrl， 二极管Dcl、 Dc2作为箝位二极管使得该第一谐振变换器电路具有自 限流功能，其中，开关管Sl的第一端与第一电压预调整器电路的输出端连接、 开关管Sl的第二端与开关管S2的第一端连接并连接到变压器Tl原边绕组的 一端，开关管S2的第二端连接到输入负母线；电容Crl的一端与第一电压预 调整器电路的输出端连接、电容Crl的另一端与电容Cr2的一端连接并连接 到电感Lrl的一端，同时还连接到二极管Dcl的阳极，电容Cr2的另一端连 接到输入负母线，电感Lrl的另一端连接到变压器Tl原边绕组的另一端；二 极管Del的阴极与第一电压预调整器电路的输出端连接、二极管Del的阳极 与二极管Dc2阴极连接、二极管Dc2的阳极连接到输入负母线；开关管S1和 开关管S2的控制端耦合到控制电路5。另外该变压器Tl的副边绕组具有3 个抽头，即第一抽头、第二抽头和中心抽头；第一整流电路包括二极管D1和 D2， 二极管D1的阳极与变压器T1的副边绕组的第一抽头连接，二极管D2的 阳极与变压器Tl的副边绕组的第二抽头连接，二极管Dl和二极管D2的阴极 均耦合到输出正母线，变压器T1的副边绕组的中心抽头耦合到输出负母线。 第二谐振变换器电路包括顺次串联的第二谐振电路、变压器T2和第二整 流电路；第二整流电路可以是桥式整流或同步整流；第二谐振电路包括开关 管S3、 S4、电容Cr3、 Cr4、 二极管Dc3、 Dc4、以及电感Lr2; 二极管Dc3、Dc4作为箝位二极管使得该第二谐振变换器电路具有自限流功能，其中，开关 管S3的第一端与第二电压预调整器电路的输出端连接、开关管S3的第二端 与开关管S4的第一端连接并连接到变压器T2原边绕组的一端，开关管S4的 第二端连接到输入负母线；电容Cr3的一端与第二电压预调整器电路的输出 端连接、电容Cr3的另一端与电容Cr4的一端连接并连接到电感Lr2的一端， 同时还连接到二极管Dc3的阳极，电容Cr4的另一端连接到输入负母线，电 感Lr2的另一端连接到变压器T2原边绕组的另一端；二极管Dc3的阴极与第 二电压预调整器电路的输出端连接、二极管Dc3的阳极与二极管Dc4阴极连 接、二极管Dc4的阳极连接到输入负母线；开关管S3和开关管S4的控制端 耦合到控制电路5。另外该变压器T2的副边绕组具有3个抽头，即第一抽头、 第二抽头和中心抽头；第二整流电路包括二极管D3和D4， 二极管D3的阳极 与变压器T2的副边绕组的第一抽头连接，二极管D4的阳极与变压器T2的副 边绕组的第二抽头连接，二极管D3和二极管D4的阴极均耦合到输出正母线， 变压器T2的副边绕组的中心抽头耦合到输出负母线。
第一电压预调整器电路3包括电感L11、 二极管Dll、电容C11和开关管 Sll;其中，电感L11的一端与输入正母线连接，另一端与二极管D11的阳极 连接并连接到开关管Sll的第一端;二极管Dll的阴极作为第一电压预调整 器电路3的输出端，并与电容Cll的一端连接，电容Cll的另一端连接到输 入负母线；开关管Sll的第二端连接到输入负母线，开关管Sll的控制端耦 合到控制电路5。第二电压预调整器电路4包括电感L12、 二极管D12、电容 C12和开关管S12;其中，电感L12的一端与输入正母线连接，另一端与二极 管D12的阳极连接并连接到开关管S12的第一端；二极管D121的阴极作为所 述第一电压预调整器电路的输出端，并与电容C12的一端连接，电容C12的 另一端连接到输入负母线；开关管S12的第二端连接到输入负母线，开关管 S12的控制端耦合到控制电路5。
另外，为了进一步滤除交流成分，使输出的直流更平滑，在该直流-直流 变换器中设置滤波电容Co，其具体连接方式是第一谐振变换器电路和第二谐 振变换器电路并联后，将滤波电容Co设置在其与正负输出母线之间。在实施中为了进一步优化电路结构，第一电压预调整器电路3、第二电压 预调整器电路4、第一谐振变换器电路1和第二谐振变换器电路2分别通过各 自的驱动电路耦合到控制电路5，如图2所示，即开关管S1和开关管S2通过 驱动电路3耦合到控制电路5;开关管S3和开关管S4通过驱动电路4耦合到 控制电路5;开关管S11通过驱动电路1耦合到控制电路5;开关管S12通过 驱动电路2耦合到控制电路5。
在实际工作过程中，第一电压预调整器电路3 (BOOST型)和第二电压预 调整器电路4 (BOOST型)的输出电压、第一谐振变换器电路l (半桥型)和 第二谐振变换器电路2 (半桥型)的输出电压、以及第一谐振变换器电路1 和第二谐振变换器电路2的输出电流作为控制电路5的输入信号。第一电压 预调整器电路3和第二电压预调整器电路4输出正母线无耦合，具有单独的 电压环路，第一谐振变换器电路1和第二谐振变换器电路2的输出电流作为 第一电压预调整器电路3和第二电压预调整器电路4的电压环反馈信号，分 别调节第一电压预调整器电路3和第二电压预调整器电路4输出电压，使第 一谐振变换器电路1和第二谐振变换器电路2的输出电压相同，从而使第一 谐振变换器电路1和第二谐振变换器电路2的输出电流相同。如图2所示， 控制电路的输入信号包括输出电压、两个谐振变换器的各自的输出电流以及 两个电压预调整器电路的输出电压。当两个谐振变换器的谐参数不同时，其 电压增益不同，具体表现为两个谐振变换器的输出电流不同，此时将检测到 的两路谐振变换器电流信号输入到控制电路，两路电流信号取平均值，将每 路电流信号和两路电流平均值做运算之后作为与每路谐振变换器连接的电压 预调整器电路电压环路的反馈信号，控制电路调节每路电压预调整器电路电 压从而使每路谐振变换器的输出电流相同。
如图7和12所示的另外两个实施例中，该直流-直流变换器包括交错并 联在正负输入母线和正负输出母线之间的第一谐振变换器电路1和第二谐振 变换器电路2;为了调节第一谐振变换器电路1和第二谐振变换器电路2的输 出电流，在第一谐振变换器电路1和和正负输入母线之间设置有第一电压预 调整器电路3;在第二谐振变换器电路2和正负输入母线之间设置有第二电压
15预调整器电路4;对于图7所示的实施例，如图10和11所示，其第一电压预 调整器电路3和第二电压预调整器电路4同频错相180度工作；如图8和9 所示,其第一谐振变换器电路1和第二谐振变换器电路2同频错相90度工作。 在实施中，第一谐振变换器电路1和第二谐振变换器电路2是半桥结构。 如图7所示，第一谐振变换器电路1包括顺次串联的第一谐振电路11、
变压器T1和第一整流电路；第一整流电路可以是桥式整流或同步整流；第一
谐振电路11包括开关管Sl、 S2、电容Crl、 Cr2、 二极管Dcl、 Dc2、以及变 压器Lrl;其中，开关管Sl的第一端与第一电压预调整器电路3的输出端连 接、开关管Sl的第二端与开关管S2的第一端连接并连接到变压器Tl原边绕 组的一端，开关管S2的第二端连接到输入负母线；电容Crl的一端与第一电 压预调整器电路3的输出端连接、电容Crl的另一端与电容Cr2的一端连接 并连接到变压器Lrl的原边绕组的一端，电容Cr2的另一端连接到输入负母 线，变压器Lrl的原边绕组的另一端连接到变压器Tl原边绕组的另一端；二 极管Del的阴极与第一电压预调整器电路3的输出端连接、二极管Del的阳 极与二极管Dc2阴极连接，并与变压器Lrl的副边绕组的同名端连接、二极 管Dc2的阳极连接到输入负母线；变压器Lrl的副边绕组的异名端连接到变 压器T1的另一端；开关管S1和开关管S2的控制端耦合到所述控制电路。另 外该变压器Tl的副边绕组具有3个抽头，即第一抽头、第二抽头和中心抽头； 第一整流电路包括二极管Dl和D2, 二极管Dl的阳极与变压器Tl的副边绕组 的第一抽头连接，二极管D2的阳极与变压器T1的副边绕组的第二抽头连接, 二极管Dl和二极管D2的阴极均耦合到输出正母线，变压器Tl的副边绕组的 中心抽头耦合到输出负母线。
第二谐振变换器电路2包括顺次串联的第二谐振电路21、变压器T2和第 二整流电路；第二整流电路可以是桥式整流或同步整流；第二谐振电路21包 括幵关管S3、 S4、电容Cr3、 Cr4、 二极管Dc3、 Dc4、以及变压器Lr2;其中， 开关管S3的第一端与第二电压预调整器电路4的输出端连接、开关管S3的 第二端与开关管S4的第一端连接并连接到变压器T2原边绕组的一端，开关 管S4的第二端连接到输入负母线；电容Cr3的一端与第二电压预调整器电路4的输出端连接、电容Cr3的另一端与电容Cr4的一端连接并连接到变压器 Lr2的原边绕组的一端，电容Cr4的另一端连接到输入负母线，变压器Lrl 的原边绕组的另一端连接到变压器T2原边绕组的另一端；二极管Dc3的阴极 与第二电压预调整器电路4的输出端连接、二极管Dc3的阳极与二极管Dc4 阴极连接，并与变压器Lr2的副边绕组的同名端连接、二极管Dc4的阳极连 接到输入负母线;变压器Lr2的副边绕组的异名端连接到变压器T2的另一端； 开关管S3和开关管S4的控制端耦合到控制电路5。另外该变压器T2的副边 绕组具有3个抽头，即第一抽头、第二抽头和中心抽头；第二整流电路包括 二极管D3和D4， 二极管D3的阳极与变压器T2的副边绕组的第一抽头连接， 二极管D4的阳极与变压器T2的副边绕组的第二抽头连接，二极管D3和二极 管D4的阴极均耦合到输出正母线，变压器T2的副边绕组的中心抽头耦合到 输出负母线。
如图12所示的第二实施例中，第一谐振变换器电路1包括顺次串联的第 一谐振电路11、变压器Tl和第一整流电路；第一谐振电路11包括开关管Sl、 S2、电容Crl、 Cr2、 二极管Dcl、 Dc2、以及电感Lrl;变压器Tl包括原边第 一绕组和原边第二绕组；其中，开关管S1的第一端与第一电压预调整器电路 3的输出端连接、开关管Sl的第二端与开关管S2的第一端连接并连接到电感 Lrl一端，电感Lrl的另一端与变压器T1原边第一绕组的一端连接，同时还 连接到变压器Tl原边第二绕组的一端，开关管S2的第二端连接到输入负母 线；电容Crl的一端与第一电压预调整器电路3的输出端连接、电容Crl的 另一端与电容Cr2的一端连接并连接到变压器T1的原边第一绕组的另一端， 电容Cr2的另一端连接到输入负母线；二极管Del的阴极与第一电压预调整 器电路3的输出端连接、二极管Del的阳极与二极管Dc2阴极连接，并与变 压器T1的原边第二绕组的另一端连接、二极管Dc2的阳极连接到输入负母线； 开关管Sl和开关管S2的控制端耦合到所述控制电路。另外该变压器Tl的副 边绕组具有3个抽头，即第一抽头、第二抽头和中心抽头；第一整流电路包 括二极管D1和D2，二极管D1的阳极与变压器T1的副边绕组的第一抽头连接， 二极管D2的阳极与变压器Tl的副边绕组的第二抽头连接，二极管Dl和二极管D2的阴极均耦合到输出正母线，变压器Tl的副边绕组的中心抽头耦合到 输出负母线。
第二谐振变换器电路2包括顺次串联的第二谐振电路21、变压器T2和第 二整流电路；第二谐振电路21包括开关管S3、 S4、电容Cr3、 Cr4、 二极管 Dc3、 Dc4、以及电感Lr2;变压器T2包括原边第一绕组和原边第二绕组；其 中，开关管S3的第一端与第二电压预调整器电路4的输出端连接、开关管S3 的第二端与开关管S4的第一端连接并连接到电感Lr2 —端，电感Lr2的另一 端与变压器T2原边第一绕组的一端连接，同时还连接到变压器T2原边第二 绕组的一端，开关管S4的第二端连接到输入负母线；电容Cr3的一端与第二 电压预调整器电路4的输出端连接、电容Cr3的另一端与电容Cr4的一端连 接并连接到变压器T2的原边第一绕组的另一端，电容Cr4的另一端连接到输 入负母线；二极管Dc3的阴极与第二电压预调整器电路4的输出端连接、二 极管Dc3的阳极与二极管Dc4阴极连接，并与变压器T2的原边第二绕组的另 一端连接、二极管Dc4的阳极连接到输入负母线；开关管S3和开关管S4的 控制端耦合到控制电路5。另外该变压器T2的副边绕组具有3个抽头，即第 一抽头、第二抽头和中心抽头；第二整流电路包括二极管D3和D4， 二极管 D3的阳极与变压器T2的副边绕组的第一抽头连接，二极管D4的阳极与变压 器T2的副边绕组的第二抽头连接，二极管D3和二极管D4的阴极均耦合到输 出正母线，变压器T2的副边绕组的中心抽头耦合到输出负母线。
如图7和12所示，第一电压预调整器电路3包括电感L11、 二极管Dll、 电容C11和开关管S11;其中，电感L11的一端与输入正母线连接，另一端与 二极管Dll的阳极连接并连接到开关管Sll的第一端；二极管Dll的阴极作 为第一电压预调整器电路3的输出端，并与电容Cll的一端连接，电容Cll 的另一端连接到输入负母线；开关管Sll的第二端连接到输入负母线，开关 管Sll的控制端耦合到控制电路5。第二电压预调整器电路4包括电感L12、 二极管D12、电容C12和开关管S12;其中，电感L12的一端与输入正母线连 接，另一端与二极管D12的阳极连接并连接到开关管S12的第一端；二极管 D121的阴极作为所述第一电压预调整器电路的输出端，并与电容C12的一端连接，电容C12的另一端连接到输入负母线；开关管S12的第二端连接到输 入负母线，开关管S12的控制端耦合到控制电路5。
另外，为了进一步滤除交流成分，使输出的直流更平滑，在该直流-直流 变换器中设置滤波电容Co，其具体连接方式是第一谐振变换器电路和第二谐 振变换器电路并联后，将滤波电容Co设置在其与正负输出母线之间。
在实施中为了进一步优化电路结构，第一电压预调整器电路3、第二电压 预调整器电路4、第一谐振变换器电路1和第二谐振变换器电路2分别通过各 自的驱动电路耦合到控制电路5,如图7和12所示，即开关管Sl和开关管 S2通过驱动电路3耦合到控制电路5;开关管S3和开关管S4通过驱动电路4 耦合到控制电路5;开关管Sll通过驱动电路1耦合到控制电路5;开关管S12 通过驱动电路2耦合到控制电路5。
在实际工作过程中，第一电压预调整器电路3 (BOOST型)和第二电压预 调整器电路4 (BOOST型)的输出电压、第一谐振变换器电路l (半桥型)和 第二谐振变换器电路2 (半桥型)的输出电压、以及第一谐振变换器电路1 和第二谐振变换器电路2的输出电流作为控制电路5的输入信号。第一电压 预调整器电路3和第二电压预调整器电路4输出正母线无耦合，具有单独的 电压环路，第一谐振变换器电路1和第二谐振变换器电路2的输出电流作为 第一电压预调整器电路3和第二电压预调整器电路4的电压环输入信号，分 别调节第一电压预调整器电路3和第二电压预调整器电路4输出电压，使第 一谐振变换器电路1和第二谐振变换器电路2的输出电压相同，从而使第一 谐振变换器电路1和第二谐振变换器电路2的输出电流相同。如图7所示， 控制电路的输入信号包括输出电压、两个谐振变换器的各自的输出电流以及 两个电压预调整器电路的输出电压。当两个谐振变换器的谐参数不伺时，其 电压增益不同，具体表现为两个谐振变换器的输出电流不同，此时将检测到 的两路谐振变换器电流信号输入到控制电路，两路电流信号取平均值，将每 路电流信号和两路电流平均值做运算之后作为与每路谐振变换器连接的电压 预调整器电路电压环路的反馈信号，控制电路调节每路电压预调整器电路电 压从而使每路谐振变换器的输出电流相同。另外通过调节各个支路的谐振变换器电路的箝位绕组和谐振电感的匝比，从而控制每一个谐振变换器电路的 限流点。
本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不 脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种 改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例 进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因 此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权 利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。
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权利要求1、一种直流-直流变换器，包括正负输入母线和正负输出母线之间的至少两个谐振变换器电路、以及控制电路，其特征在于，在每一个谐振变换器电路和正负输入母线之间均设置有电压预调整器电路；所述控制电路用于调节每一个电压预调整器电路的输出电压以及直流-直流变换器电路的输出电压。
2、 根据权利要求1所述的直流-直流变换器，其特征在于，每一个谐振变 换器电路均是自限流谐振变换器电路或者具有箝位绕组的谐振变换器电路。
3、 根据权利要求1或2所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述直流 -直流变换器包括在正负输入母线和正负输出母线之间的第一谐振变换器电路 和第二谐振变换器电路；在第一谐振变换器电路和和正负输入母线之间设置有 第一电压预调整器电路;在第二谐振变换器电路和正负输入母线之间设置有第 二电压预调整器电路；第一电压预调整器电路和第二电压预调整器电路同频错 相180度工作；第一谐振变换器电路和第二谐振变换器电路同频错相90度工 作。
4、 根据权利要求3所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述第一谐振 变换器电路和第二谐振变换器电路是半桥结构。
5、 根据权利要求4所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述第一谐振 变换器电路包括顺次串联的第一谐振电路、变压器Tl和第一整流电路；所述 第一谐振电路包括开关管S1、 S2、电容Crl、 Cr2、 二极管Dcl、 Dc2、以及电 感Lrl;其中，开关管S1的第一端与第一电压预调整器电路的输出端连接、开关 管Sl的第二端与开关管S2的第一端连接并连接到变压器Tl原边绕组的一端， 开关管S2的第二端连接到输入负母线；电容Crl的一端与第一电压预调整器电路的输出端连接、电容Crl的另一 端与电容Cr2的一端连接并连接到电感Lrl的一端，同时还连接到二极管Del 的阳极，电容Cr2的另一端连接到输入负母线，电感Lrl的另一端连接到变压 器T1原边绕组的另一端；二极管Del的阴极与第一电压预调整器电路的输出端连接、二极管Del 的阳极与二极管Dc2阴极连接、二极管Dc2的阳极连接到输入负母线； 开关管Sl和开关管S2的控制端耦合到所述控制电路。
6、 根据权利要求5所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述第二谐振 变换器电路包括顺次串联的第二谐振电路、变压器T2和第二整流电路；所述 第二谐振电路包括开关管S3、 S4、电容Cr3、 Cr4、 二极管Dc3、 Dc4、以及电 感Lr2;其中，开关管S3的第一端与第二电压预调整器电路的输出端连接、开关 管S3的第二端与开关管S4的第一端连接并连接到变压器T2原边绕组的一端， 开关管S4的第二端连接到输入负母线；电容Cr3的一端与第二电压预调整器电路的输出端连接、电容Cr3的另一 端与电容Cr4的一端连接并连接到电感Lr2的一端，同时还连接到二极管Dc3 的阳极，电容Cr4的另一端连接到输入负母线，电感Lr2的另一端连接到变压 器T2原边绕组的另一端；二极管Dc3的阴极与第二电压预调整器电路的输出端连接、二极管Dc3 的阳极与二极管Dc4阴极连接、二极管Dc4的阳极连接到输入负母线；开关管S3和开关管S4的控制端耦合到所述控制电路。
7、 根据权利要求4所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述第一谐振 变换器电路包括顺次串联的第一谐振电路、变压器T1和第一整流电路；所述 第一谐振电路包括开关管S1、 S2、电容Crl、 Cr2、 二极管Dcl、 Dc2、以及变 压器Lrl;其中，开关管S1的第一端与第一电压预调整器电路的输出端连接、开关 管Sl的第二端与开关管S2的第一端连接并连接到变压器Tl原边绕组的一端， 开关管S2的第二端连接到输入负母线；电容Crl的一端与第一电压预调整器电路的输出端连接、电容Crl的另一 端与电容Cr2的一端连接并连接到变压器Lrl的原边绕组的一端，电容Cr2 的另一端连接到输入负母线，变压器Lrl的原边绕组的另一端连接到变压器 Tl原边绕组的另一端；二极管Del的阴极与第一电压预调整器电路的输出端连接、二极管Del 的阳极与二极管Dc2阴极连接，并与变压器Lrl的副边绕组的同名端连接、二 极管Dc2的阳极连接到输入负母线；变压器Lrl的副边绕组的异名端连接到变 压器T1的另一端；开关管Sl和开关管S2的控制端耦合到所述控制电路。
8、 根据权利要求7所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述第二谐振 变换器电路包括顺次串联的第二谐振电路、变压器T2和第二整流电路；所述 第二谐振电路包括开关管S3、 S4、电容Cr3、 Cr4、 二极管Dc3、 Dc4、以及变 压器Lr2;其中，开关管S3的第一端与第二电压预调整器电路的输出端连接、开关 管S3的第二端与开关管S4的第一端连接并连接到变压器T2原边绕组的一端， 开关管S4的第二端连接到输入负母线；电容Cr3的一端与第二电压预调整器电路的输出端连接、电容Cr3的另一 端与电容Cr4的一端连接并连接到变压器Lr2的原边绕组的一端，电容Cr4 的另一端连接到输入负母线，变压器Lrl的原边绕组的另一端连接到变压器 T2原边绕组的另一端；二极管Dc3的阴极与第二电压预调整器电路的输出端连接、二极管Dc3 的阳极与二极管Dc4阴极连接，并与变压器Lr2的副边绕组的同名端连接、二 极管Dc4的阳极连接到输入负母线；变压器Lr2的副边绕组的异名端连接到变 压器T2的另一端；开关管S3和开关管S4的控制端耦合到所述控制电路。
9、 根据权利要求4所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述第一谐振 变换器电路包括顺次串联的第一谐振电路、变压器T1和第一整流电路；所述 第一谐振电路包括开关管S1、 S2、电容Crl、 Cr2、 二极管Dcl、 Dc2、以及电 感Lrl;变压器Tl包括原边第一绕组和原边第二绕组；其中，开关管S1的第一端与第一电压预调整器电路的输出端连接、开关 管Sl的第二端与开关管S2的第一端连接并连接到电感Lrl 一端，电感Lrl 的另一端与变压器Tl原边第一绕组的一端连接，同时还连接到变压器Tl原边第二绕组的一端，开关管S2的第二端连接到输入负母线；电容Crl的一端与第一电压预调整器电路的输出端连接、电容Crl的另一 端与电容Cr2的一端连接并连接到变压器Tl的原边第一绕组的另一端，电容 Cr2的另一端连接到输入负母线；二极管Del的阴极与第一电压预调整器电路的输出端连接、二极管Del 的阳极与二极管Dc2阴极连接，并与变压器Tl的原边第二绕组的另一端连接、 二极管Dc2的阳极连接到输入负母线；开关管Sl和开关管S2的控制端耦合到所述控制电路。
10、根据权利要求9所述的直流-直流变换器，其特征在于，所述第二谐 振变换器电路包括顺次串联的第二谐振电路、变压器T2和第二整流电路；所 述第二谐振电路包括开关管S3、 S4、电容Cr3、 Cr4、 二极管Dc3、 Dc4、以及 电感Lr2;变压器T2包括原边第一绕组和原边第二绕组；其中，开关管S3的第一端与第二电压预调整器电路的输出端连接、开关 管S3的第二端与开关管S4的第一端连接并连接到电感Lr2 —端，电感Lr2 的另一端与变压器T2原边第一绕组的一端连接，同时还连接到变压器T2原边 第二绕组的一端，开关管S4的第二端连接到输入负母线；电容Cr3的一端与第二电压预调整器电路的输出端连接、电容Cr3的另一 端与电容Cr4的一端连接并连接到变压器T2的原边第一绕组的另一端，电容 Cr4的另一端连接到输入负母线；二极管Dc3的阴极与第二电压预调整器电路的输出端连接、二极管Dc3 的阳极与二极管Dc4阴极连接，并与变压器T2的原边第二绕组的另一端连接、 二极管Dc4的阳极连接到输入负母线；开关管S3和开关管S4的控制端耦合到所述控制电路。
专利摘要本实用新型涉及一种直流-直流变换器，包括正负输入母线和正负输出母线之间的至少两个谐振变换器电路、以及控制电路，在每一个谐振变换器电路和正负输入母线之间均设置有电压预调整器电路；通过分别调节每个电压预调整器电路的电压，使每个谐振变换器电路的输出电压相同，从而使每个谐振变换器电路的输出电流相同，解决了谐振变换器电路并联时，两个谐振变换器电路谐振参数存在差异时，两路电流不均衡，甚至有一路不往副边传递功率的问题，并且可以减小直流-直流变换器的输入输出电流纹波，同时具有自动限流功能。
文档编号H02M3/335GK201266889SQ200820147040
公开日2009年7月1日 申请日期2008年8月29日 优先权日2008年8月29日
发明者胡永辉 申请人:艾默生网络能源有限公司