用于提供不同输出电压的可更改的DC‑DC功率变换器的制作方法

文档序号:12600021阅读:201来源:国知局
用于提供不同输出电压的可更改的DC‑DC功率变换器的制作方法与工艺

本申请要求在2015年12月1日递交的美国临时申请No.62/261,731的权益。上述申请的全部公开内容通过引用并入在本文中。

技术领域

本发明涉及用于提供不同输出电压的可更改的DC-DC功率变换器。



背景技术:

这部分提供与本发明有关的背景信息,该背景信息不一定为现有技术。

功率变换器可以被设计为提供特定输出电压。在一些情况下,功率变换器可以包括一个或多个变压器和/或电源开关。在一些情况下,变压器的匝数比、联接到变压器的功率变换器输入端和输出端的连接、和/或电源开关的占空比可以具体设计为提供输出电压。



技术实现要素:

这部分提供本发明的总体概述,且不是本发明的完整范围或本发明的所有特征的全面公开。

根据本发明的一个方面,一种DC-DC功率变换器成套设备包括主体、多个输入端连接器和多个输出端连接器。所述主体包括多个输入端、多个输出端和多个变压器,所述多个输入端配置成彼此联接以形成功率变换器输入端,所述多个输出端配置成彼此联接以形成功率变换器输出端。每个变压器包括用于联接到所述多个输入端中的一个输入端的两个或更多个初级绕组以及用于联接到所述多个输出端中的一个输出端的至少一个次级绕组。所述多个输入端连接器均配置成联接在每个变压器的所述两个或更多个初级绕组之间以及在所述多个输入端之间,以及改变所述两个或更多个初级绕组中的每个初级绕组之间的连接和所述多个输入端之间的连接中的至少一个连接,改变所述两个或更多个初级绕组中的每个初级绕组之间的连接用以调节每个变压器的匝数比。所述多个输出端连接器均配置成联接在所述多个变压器与所述多个输出端之间以改变所述多个输出端之间的连接。所述功率变换器输出端配置成在使用所述多个输入端连接器中的第一组输入端连接器和所述多个输出端连接器中的第一输出端连接器时提供第一输出电压,以及所述功率变换器输出端配置成在使用所述多个输入端连接器中的第二组输入端连接器和所述多个输出端连接器中的第二输出端连接器时提供不同于所述第一输出电压的第二输出电压。

根据本发明的另一个方面,公开了一种用于调节DC-DC功率变换器的输出电压的方法。所述功率变换器包括多个输入端、多个输出端和多个变压器,所述多个输入端配置成彼此联接以形成功率变换器输入端,所述多个输出端配置成彼此联接以形成功率变换器输出端。每个变压器包括用于联接到所述多个输入端中的一个输入端的两个或更多个初级绕组以及用于联接到所述多个输出端中的一个输出端的至少一个次级绕组。所述方法包括:将多个输入端连接器中的第一组输入端连接器联接在每个变压器的所述两个或更多个初级绕组之间以及联接在所述多个输入端之间,以及将多个输出端连接器中的一个输出端连接器联接在所述多个变压器与所述多个输出端之间,因此所述功率变换器输出端配置成提供第一输出电压。所述方法还包括:将所述多个输入端连接器中的第二组输入端连接器联接在每个变压器的所述两个或更多个初级绕组之间以及联接在所述多个输入端之间,以及将所述多个输出端连接器中的另一个输出端连接器联接在所述多个变压器与所述多个输出端之间,因此所述功率变换器输出端配置成提供不同于所述第一输出电压的第二输出电压。所述输入端连接器均配置成改变所述两个或更多个初级绕组中的每个初级绕组之间的连接和所述多个输入端之间的连接中的至少一个连接,改变所述两个或更多个初级绕组中的每个初级绕组之间的连接用以调节每个变压器的匝数比,以及所述输出端连接器均配置成改变所述多个输出端之间的连接。

具体地,本发明提供如下技术方案。

1、一种DC-DC功率变换器成套设备,包括:

主体,所述主体包括多个输入端、多个输出端和多个变压器,所述多个输入端配置成彼此联接以形成功率变换器输入端,所述多个输出端配置成彼此联接以形成功率变换器输出端,每个变压器包括用于联接到所述多个输入端中的一个输入端的两个或更多个初级绕组以及用于联接到所述多个输出端中的一个输出端的至少一个次级绕组;

多个输入端连接器,每个输入端连接器配置成联接在所述每个变压器的所述两个或更多个初级绕组之间以及联接在所述多个输入端之间、以及改变所述两个或更多个初级绕组中的每个初级绕组之间的连接和所述多个输入端之间的连接中的至少一个连接,改变所述两个或更多个初级绕组中的每个初级绕组之间的连接用以调节所述每个变压器的匝数比;以及

多个输出端连接器,每个输出端连接器配置成联接在所述多个变压器与所述多个输出端之间以改变所述多个输出端之间的连接,

所述功率变换器输出端配置成在使用所述多个输入端连接器中的第一组输入端连接器和所述多个输出端连接器中的第一输出端连接器时提供第一输出电压,以及所述功率变换器输出端配置成在使用所述多个输入端连接器中的第二组输入端连接器和所述多个输出端连接器中的第二输出端连接器时提供不同于所述第一输出电压的第二输出电压。

2、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述功率变换器输出端配置成提供所述第一输出电压或所述第二输出电压而不改变所述功率变换器输出端处的输出功率。

3、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述多个输入端之间的连接包括并联连接,且其中,所述多个输出端之间的连接包括串联连接。

4、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述多个输入端之间的连接包括串联连接,且其中,所述多个输出端之间的连接包括并联连接。

5、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述多个变压器包括四个变压器。

6、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述多个输入端之间的连接包括串联连接和并联连接的组合,且其中,所述多个输出端之间的连接包括串联连接和并联连接的组合。

7、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述多个输入端连接器均配置成改变所述两个或更多个初级绕组中的所述每个初级绕组之间的连接以调节所述每个变压器的匝数比。

8、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述多个输入端连接器均配置成改变所述两个或更多个初级绕组中的所述每个初级绕组之间的连接以调节所述每个变压器的匝数比以及所述多个输入端之间的连接。

9、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述两个或更多个初级绕组中的所述每个初级绕组之间的连接包括并联连接。

10、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述两个或更多个初级绕组中的所述每个初级绕组之间的连接包括串联连接。

11、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述两个或更多个初级绕组中的所述每个初级绕组之间的连接包括串联连接和并联连接的组合。

12、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述每个变压器包括四个初级绕组。

13、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述主体包括多个整流电路,每个整流电路联接到所述每个变压器的所述至少一个次级绕组。

14、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述主体包括多个滤波器,每个滤波器联接到所述每个变压器的所述至少一个次级绕组。

15、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述主体包括联接到所述多个输入端的开关电路。

16、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述开关电路包括全桥变换器。

17、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述全桥变换器包括相移全桥功率变换器。

18、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述开关电路包括谐振变换器。

19、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述功率变换器输出端配置成在使用所述多个输入端连接器中的第三组输入端连接器和所述多个输出端连接器中的第三输出端连接器时提供不同于所述第一输出电压和所述第二输出电压的第三输出电压。

20、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述第一组输入端连接器定位在一个或多个电路板上。

21、如前述任一项技术方案所述的DC-DC功率变换器成套设备,其中,所述第一输出端连接器由一个或多个汇流条形成。

22、一种用于调节DC-DC功率变换器的输出电压的方法,所述DC-DC功率变换器包括多个输入端、多个输出端和多个变压器,所述多个输入端配置成彼此联接以形成功率变换器输入端,所述多个输出端配置成彼此联接以形成功率变换器输出端,每个变压器包括用于联接到所述多个输入端中的一个输入端的两个或更多个初级绕组以及用于联接到所述多个输出端中的一个输出端的至少一个次级绕组,所述方法包括:

将多个输入端连接器中的第一组输入端连接器联接在所述每个变压器的所述两个或更多个初级绕组之间以及联接在所述多个输入端之间,以及将多个输出端连接器中的一个输出端连接器联接在所述多个变压器与所述多个输出端之间,因此所述功率变换器输出端配置成提供第一输出电压,以及

将所述多个输入端连接器中的第二组输入端连接器联接在所述每个变压器的所述两个或更多个初级绕组之间以及联接在所述多个输入端之间,以及将所述多个输出端连接器中的另一个输出端连接器联接在所述多个变压器与所述多个输出端之间,因此所述功率变换器输出端配置成提供不同于所述第一输出电压的第二输出电压,

其中,所述输入端连接器均配置成改变所述两个或更多个初级绕组中的每个初级绕组之间的连接和所述多个输入端之间的连接中的至少一个连接,改变所述两个或更多个初级绕组中的每个初级绕组之间的连接用以调节所述每个变压器的匝数比,且其中,所述输出端连接器均配置成改变所述多个输出端之间的连接。

其它方面和适用区域将从本文中提供的描述变得显而易见。应当理解,本发明的各个方面可以单独地或与一个或多个其它方面组合来实现。还应当理解,本文中的描述和具体示例意图仅出于说明目的且不意图限制本发明的范围。

附图说明

本文中所描述的附图仅出于说明所选的实施方式而非所有可能实现方式的目的,且不意图限制本发明的范围。

图1A为根据本发明的示例性实施方式的包括可互换的输入端连接器、两个变压器和可互换的输出端连接器的DC-DC功率变换器的框图。

图1B为根据另一个示例性实施方式的图1的DC-DC功率变换器的框图,该DC-DC功率变换器的变压器输入并联且变压器输出串联。

图1C为根据又一个示例性实施方式的图1的DC-DC功率变换器的框图,该DC-DC功率变换器的变压器输入串联且变压器输出并联。

图2A为根据另一个示例性实施方式的可用于图1A的变压器中的任一者的具有并联初级绕组配置的变压器的电路图。

图2B为根据又一个示例性实施方式的可用于图1A的变压器中的任一者的具有串联初级绕组配置的变压器的电路图。

图3A为根据另一个示例性实施方式的包括两个变压器的DC-DC功率变换器的电路图,每个变压器具有并联初级绕组配置。

图3B为根据又一个示例性实施方式的图3A的DC-DC功率变换器的包括三个输入端连接器的初级侧的电路图。

图3C为根据另一个示例性实施方式的图3A的DC-DC功率变换器的包括一个输出端连接器的变压器输出的电路图。

图4A为根据又一个示例性实施方式的包括两个变压器的DC-DC功率变换器的电路图,这两个变压器具有并联的输入端和串联的输出端。

图4B为根据另一个示例性实施方式的图4A的DC-DC功率变换器的包括三个输入端连接器的初级侧的电路图。

图4C为根据又一个示例性实施方式的图4A的DC-DC功率变换器的包括一个输出端连接器的变压器输出的电路图。

图5为根据另一个示例性实施方式的包括两个变压器的DC-DC功率变换器的电路图,这两个变压器具有串联的输入端和并联的输出端。

图6为根据另一个示例性实施方式的包括两个变压器的DC-DC功率变换器的电路图,每个变压器具有串联初级绕组配置。

图7A为根据又一个示例性实施方式的包括四个变压器的DC-DC功率变换器的电路图,每个变压器具有并联初级绕组配置。

图7B为根据另一个示例性实施方式的图7A的DC-DC功率变换器的包括五个输入端连接器的初级侧的电路图。

图8A为根据又一个示例性实施方式的包括四个变压器的DC-DC功率变换器的电路图,每个变压器的初级绕组以串联和并联组合来联接。

图8B为根据另一个示例性实施方式的图8A的DC-DC功率变换器的包括五个输入端连接器的初级侧的电路图。

图9A为根据又一个示例性实施方式的包括四个变压器的DC-DC功率变换器的电路图,这四个变压器具有并联的输入端和串联的输出端。

图9B为根据另一个示例性实施方式的图9A的DC-DC功率变换器的包括五个输入端连接器的初级侧的电路图。

图10为根据又一个示例性实施方式的包括四个变压器的DC-DC功率变换器的电路图,这四个变压器具有串联的输入端和并联的输出端。

图11为根据另一个示例性实施方式的包括四个变压器的DC-DC功率变换器的电路图,每个变压器具有串联初级绕组配置。

图12为根据又一个示例性实施方式的类似于图3A的DC-DC功率变换器的、但包括LLC谐振功率变换器的DC-DC功率变换器的电路图。

图13为根据另一个示例性实施方式的类似于图4A的DC-DC功率变换器的、但包括LLC谐振功率变换器的DC-DC功率变换器的电路图。

图14为根据又一个示例性实施方式的包括三个输入端连接器和三个输出端连接器的功率变换器的等距视图。

在附图中的多个视图中,对应的附图标记指示对应的部分或特征。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例性实施方式。

提供了示例性实施方式,使得本发明将是透彻的且将向本领域的技术人员充分地传达范围。对大量的特定细节(诸如特定部件、设备和方法的示例)进行陈述,以提供对本发明的实施方式的透彻理解。对本领域的技术人员显而易见的是,不一定采用特定细节,示例性实施方式可以体现为许多不同的形式,并且示例性实施方式不应该被解释为限制本发明的范围。在一些示例性实施方式中,没有对公知的过程、公知的设备结构和公知的技术进行详细描述。

本文中所使用的术语仅出于描述具体示例性实施方式的目的而不旨在进行限制。如本文中所使用的,单数形式“一”和“该”也可以旨在包括复数形式,除非上下文另有明确说明。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包含性的且因此指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件、和/或其组合。本文中所描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或说明的特定顺序来执行,除非特别指出了执行顺序。还应当理解的是,可以采用额外的或替选的步骤。

尽管在本文中可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分,但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受限于这些术语。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。当诸如“第一”、“第二”的术语和其它数字术语在本文中使用时不暗示次序或顺序,除非上下文有明确地说明。因而,在不脱离示例性实施方式的教导的情况下,以下所讨论的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。

为了便于说明,在本文中可以使用空间相对术语,诸如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等,来描述如图中所示的一个元件或特征与其它的一个或多个元件或特征的关系。除了图中示出的方位之外,空间相对术语可以旨在包括设备在使用或操作中的不同方位。例如,如果图中的设备被翻转,则描述为在其它元件或特征的“下方”或“下面”的元件将被取向为在上述其它元件或特征的“上方”。因而,示例性的术语“下方”可以包括上方和下方两种方位。该设备可以被另外地取向(旋转90度或旋转到其它方位)且本文中所使用的空间相对描述符可以被相应地解释。

根据本发明的一个方面,提供用于调节DC-DC功率变换器的输出电压的方法,该DC-DC功率变换器包括:多个输入端,其配置成彼此联接以形成功率变换器输入端;多个输出端,其配置成彼此联接以形成功率变换器输出端;以及多个变压器。每个变压器包括用于联接到多个输入端中的一个输入端的两个或更多个初级绕组、以及用于联接到多个输出端中的一个输出端的至少一个次级绕组。该方法包括:将多个输入端连接器中的一组输入端连接器联接在每个变压器的两个或更多个初级绕组之间以及在多个输入端之间,以及将多个输出端连接器中的一个输出端连接器联接在多个变压器与多个输出端之间,因此功率变换器输出端可以提供一输出电压。该方法还包括:将多个输入端连接器中的另一组输入端连接器联接在每个变压器的两个或更多个初级绕组之间以及在多个输入端之间,以及将多个输出端连接器中的另一个输出端连接器联接在多个变压器与多个输出端之间,因此功率变换器输出端可以提供另一输出电压。多个输入端连接器改变两个或更多个初级绕组中的各个绕组之间的至少一个连接以调节每个变压器的匝数比和多个输入端之间的连接,以及多个输出端连接器改变多个输出端之间的连接。

通过改变每个变压器的多个输出端、多个输入端、和/或初级绕组之间的连接,功率变换器可以被设计为提供各种不同的输出电压(例如调节的输出电压)。因此,当联接到功率变换器输出端的负载改变时,用户(例如制造商、顾客等)可以用新的输入端连接器和/或输出端连接器替换功率变换器中现有的输入端连接器和/或输出端连接器以满足新的负载要求。在这类示例中,功率变换器的其余部件可以保持不变。

如下文进一步阐述,初级绕组、多个输入端和多个输出端之间的连接可以为并联连接、串联连接、和/或串联连接与并联连接的组合。因此,多个输入端、多个输出端、和/或初级绕组均可以串联、并联、和/或以串联连接与并联连接的组合来联接。

例如,如果多个输入端串联在一起,则多个输出端可以并联在一起。可替选地,如果多个输入端并联在一起,则多个输出端可以串联在一起。如下文进一步阐述,多个输入端和多个输出端之间的这些对比式连接确保在多个变压器之间的电力共享。

在一些实施方式中,输入端连接器可以仅改变各个初级绕组之间的连接以调节变压器的匝数比。在这类示例中,多个输入端之间的连接未被改变。在其它示例中,输入端连接器可以仅改变多个输入端之间的连接而不改变各个初级绕组之间的连接。在该情况下,每个变压器的匝数比未被改变。可替选地,如果需要,则输入端连接器可以改变各个初级绕组之间的连接和多个输入端之间的连接。

在一些情况下,如下文进一步阐述,可以调节输出电压,而不改变功率变换器的输出功率。例如,如下文进一步阐述,功率变换器可以初始被设计为在4000W下提供12V。如果需要,则输入端连接器和/或输出端连接器可以被替换使得功率变换器可以在4000W下提供24V。

图1A至图1C示出能够实现本文中所公开的一个或多个方法的一个示例性DC-DC功率变换器。应当理解,也可以采用其它合适的示例性变换器。

例如,图1A示出根据本发明的一个示例性实施方式的DC-DC功率变换器且总体用附图标记100来指示。如图1A所示,功率变换器100包括主体102,该主体102具有输入端104、输出端106和变压器108,每个变压器108包括初级绕组110(为了简明仅示出一个)和次级绕组112。功率变换器100还包括一组输入端连接器114以及输出端连接器116,该组输入端连接器114联接在每个变压器108的初级绕组110之间以及在输入端104之间,该输出端连接器116联接在变压器108和输出端106之间。

各种不同的输入端连接器和/或输出端连接器在功率变换器100中可互换以改变初级绕组之间的连接以调节变压器的匝数比、改变输入端之间的连接、和/或输出端之间的连接。因此,如上文所阐述,功率变换器100在使用一组输入端连接器和一个输出端连接器时提供一个输出电压,以及在使用另一组输入端连接器和另一个输出端连接器时提供另一个输出电压。

例如,如图1B所示,功率变换器100包括两个输入端104a、104b(统称为图1A的输入端104),这两个输入端104a、104b由于一组特定输入端连接器(例如图1A的输入端连接器114)而并联连接以形成功率变换器输入端118。类似地,功率变换器100包括两个输出端106a、106b(统称为图1A的输出端106),这两个输出端106a、106b由于特定输出端连接器(例如图1A的输出端连接器116)而串联连接以形成功率变换器输出端120(提供输出电压Vo)。可替选地,如图1C所示,功率变换器100的输入端104a、输入端104b可具有串联连接,从而形成功率变换器输入端118,而功率变换器100的输出端106a、输出端106b可具有并联连接,从而形成功率变换器输出端120以提供输出电压Vo’。这些不同的输入端配置和输出端配置的原因是相比于用于图1B中的电源的输入端连接器和输出端连接器不同的输入端连接器和输出端连接器。

附加地,图1A的初级绕组110可以由于一组特定输入端连接器而并联或串联。这导致变压器108的匝数比发生变化。例如,图2A示出包括并联的绕组202、绕组204的初级绕组110,以及图2B示出包括串联的绕组202、绕组204的初级绕组110。

优选地,图1A至图1C和图2A至图2B的次级绕组112配置未被改变。例如,尽管改变输出端连接器可以改变功率变换器100的输出电压,但是不同的输出端连接器不改变次级绕组112配置且因此不改变变压器108的匝数比。

在一些示例性实施方式中,每个变压器可以包括多于两个初级绕组。例如,图3A、图4A、图5和图6示出DC-DC功率变换器300、400、500、600,每个DC-DC功率变换器包括:全桥变换器302,其具有用于接收输入电压V1的电源开关Q1、Q2、Q3、Q4;输入端304(有时被称为功率变换器输入端304);变压器TX1、TX2;整流电路,其具有二极管D1、D2、D3、D4;滤波电路,其具有电感器L5、L6和电容器C1、C2(统称为滤波电路320、滤波电路322);以及功率变换器输出端306,其用于提供输出电压Vo。功率变换器输出端306由在滤波电路320、滤波电路322的输出侧上的变压器输出端308、变压器输出端310形成。

变压器TX1、TX2均包括联接到输入端304的四个初级绕组P1、P2、P3、P4以及联接到功率变换器输出端306的两个次级绕组S1、S2。每个变压器TX1、TX2的初级绕组P1、P2、P3、P4彼此联接,以及每个变压器TX1、TX2的次级绕组S1、S2彼此联接。如图3A、图4A、图5和图6所示,整流电路联接到次级绕组S1、S2以形成中心抽头的全波整流器。

如本文中所阐述,可以采用不同的输入端连接器和/或输出端连接器来改变功率变换器的变压器输入端(例如变压器的初级侧)、变压器初级绕组、和/或变压器输出端之间的连接以调节输出电压Vo。例如,图3B示出变压器TX1、变压器TX2的初级侧的一部分,该部分包括一组输入端连接器312、314、316,以获得每个变压器TX1、TX2的特定绕组配置以及形成图3A的功率变换器输入端304的特定输入端配置。类似地,图3C示出变压器TX1、变压器TX2的次级侧的一部分,该部分包括输出端连接器318,以获得特定输出配置,从而形成图3A的功率变换器输出端306。这些连接器312、314、316、318的组合允许图3A的功率变换器300提供特定输出电压,如下文进一步阐述。

如图3B所示,输入端连接器312、输入端连接器314均包括八个端子S1-S4、F1-F4,以及输入端连接器316包括四个端子S1-S2、F1-F2。输入端连接器312、输入端连接器314的端子联接到每个变压器的初级绕组P1、P2、P3、P4以及输入端连接器316的端子。类似地,图3C的输出端连接器318包括四个端子R1-R2、O1-O2,这四个端子R1-R2、O1-O2借助滤波电路320、滤波电路322联接到变压器TX1、变压器TX2。

通过使用输入端连接器312、输入端连接器314,每个变压器TX1、TX2的四个初级绕组P1、P2、P3、P4并联。如果每个初级绕组包括五匝且每个次级绕组包括一匝(如在图3A的特定示例中),每个变压器TX1、TX2具有为5:1的匝数比N。附加地,每个变压器TX1、TX2的初级绕组由于输入端连接器312而与桥式变换器302串联,以及功率变换器300的变压器输出端308、310由于输出端连接器318而并联(以形成功率变换器输出端306)。因此,变压器输入端之间的连接为串联连接且变压器输出端之间的连接为并联连接。如下文进一步阐述,该配置确保变压器输出端之间的电力平衡。

由于每个变压器TX1、TX2的并联的初级绕组与桥式变换器302串联,因此每个初级绕组两端的电压为输入电压V1的一半。因此,如果功率变换器300被设计成具有例如6V/1000W的输出且功率变换器300接收12V/500W的输入,则每个变压器的输出端由于5:1的匝数比、中心抽头配置等而提供6V/500W(在其周期期间)。

经过每个变压器输出端308、310的电流可以通过将由每个变压器输出端提供的功率除以每个变压器输出端的电压来计算。因此,在该特定示例中,经过每个变压器输出端308、310的电流为83.3A(即,500W÷6V)。

由于变压器TX1、变压器TX2的并联的初级绕组串联,因此经过变压器TX1、变压器TX2的每个初级侧的电流I_py是相同的。然后可以使用该电流I_py来通过将电流I_py乘以匝数比(N)(即,电流I_py×5)找出次级绕组S1、次级绕组S2中的电流。在该特定示例中,由于输出308、输出310的并联连接,每个变压器输出端308、310平等地共享次级绕组电流,从而确保在功率变换器300的输出端处的相等的电力共享。

附加地,由于变压器输出端308、变压器输出端310并联,因此来自两个输出端308、310的功率(例如500W)被相加在一起以获得功率变换器输出端306处的功率。因此,在该特定示例中,来自功率变换器300的输出为1000W、6V。

在图3A、图4A、图5和图6的特定示例中,每个变压器TX1、TX2的总的漏电感分别用电感Llk1、电感Llk2来表示。电感Llk1、电感Llk2与变压器初级匝数的平方((Npy)^2)成比例且可能造成占空比损耗,这是因为电感Llk1、电感Llk2在每个周期期间的斜升开始延迟次级侧电流。该延迟(dt)和由于漏电感产生的能量(ELlk)可以分别通过下文用于图3A的特定示例的方程式(1)和方程式(2)来计算。

其中,Llk为漏电感,I为初级绕组电流(例如,电流I_py),以及V为变压器的初级侧的电压(V1÷2)。

假设漏电感相同,则延迟(dt)和能量(ELlk)可以分别被简化为如下的方程式(3)和方程式(4)。

附加地,变压器TX1、TX2的磁化电感可以分别用Lm1、Lm2来表示。假设变压器的磁化电感相等,则通过桥式变换器302看到的总磁化电感Lmag被示出在如下的方程式(5)中。

Lmag=2×Lm1=2×Lm2 (5)

出于一些原因,如果联接到功率变换器300的负载改变(例如新负载、现存负载需求增加等),图3B至图3C的连接器312、314、316、318中的一者或多者可以用不同的连接器替换。例如,图4A的功率变换器400为图3的功率变换器300,但其变压器输入端连接、变压器初级绕组连接、和/或变压器输出端连接被更改。这些更改后的连接通过使用不同的连接器来实现。

例如,图4B示出图4A的变压器TX1、TX2的初级侧的一部分,该部分包括一组输入端连接器412、414、416以获得每个变压器的特定绕组配置以及形成图4A的功率变换器输入端304的特定输入端配置。图4C示出图4A的变压器TX1、TX2的次级侧的一部分,该部分包括输出端连接器418以获得形成图4A的功率变换器输出端306的特定输出配置。图4B和图4C的连接器412、414、416、418包括如上文相对于图3B和图3C的连接器312、314、316、318所阐述的类似端子。然而,图4B和图4C的端子联接在一起且相对于图3B和图3C的端子不同地联接到初级绕组,以获得图4A中所示的特定配置。

通过使用图4B的输入端连接器412、输入端连接器414,在图4A中所示的每个变压器TX1、TX2的初级绕组P1、P2并联,以及每个变压器TX1、TX2的初级绕组P3、P4并联。每个变压器的并联绕组P1、P2和并联绕组P3、P4然后串联。因此,图4A的初级绕组配置包括串联连接和并联连接的组合。该配置将每个变压器TX1、TX2的匝数比N调节为10:1。

附加地,图4A的桥式变换器302现在由于输入端连接器416而与每个变压器TX1、TX2的初级绕组并联联接,以及功率变换器400的变压器输出端308、变压器输出端310由于输出端连接器418而串联以形成功率变换器输出端306。因此,变压器输入端之间的连接为并联连接且变压器输出端之间的连接为串联连接。

由于输入端连接器416,图4A的变压器输入端接收完整的输入电压V1(例如12V/500W输入),而非如图3A中的输入电压V1的一半。由于匝数比N现在为10:1,因此图4A的每个变压器输出端308、310在其周期期间提供6V,与之前一样。由于输出端308、310串联,因此功率变换器400提供12V的输出(例如来自每个输出端308、310的6V)。

附加地,尽管在图4A的变压器TX1、变压器TX2处接收的电压是在图3A的变压器TX1、变压器TX2处接收的电压的两倍大,但是对于同一磁心区和频率,图4A的每个变压器的磁通密度保持与图3A中基本相同。这是因为图4A中的初级绕组匝数是图3A中的初级绕组匝数的二倍。

假设负载所需的功率未改变(即保持处于如图3A中的1000W),则流经每个变压器输出端308、310的输出电流将为83.3A(即1000W÷12V)。因此,流经图4A的每个变压器输出端的电流与流经图3A的每个变压器输出端的电流相同。作为结果,在变压器TX1、变压器TX2的次级侧上的开关(例如二极管D1至二极管D4等)中的开关损耗将保持不变。

流经图4A的每个变压器TX1、TX2的初级侧的电流被共享。这是因为例如并联连接的变压器输入端和流经每个变压器输出端308、310的相同电流(83.3A)。

图4A的反映负载电流相比于图3A的反映负载电流也降低。例如,图4A的变压器输入端中的反映负载电流将为图3A中的大约一半,这是由于初级匝数增加。

另外,由于初级匝数已经加倍(即5匝变为10匝),因此初级绕组的电阻也已经加倍。但是,由于图4A中的变压器输入端并联且匝数比N对于相同的次级绕组电流(83.3A)已经加倍(5:1变为10:1),因此图4A的初级侧电流将为图3A的初级侧电流I_py的一半。因此,在图3A和图4A的电源300、电源400中,由于初级绕组的电阻而造成的绕组损耗将保持不变。

此外,由于图4A的初级匝数为图3A的初级匝数的二倍,因此漏电感Llk1、漏电感Llk2将为图3A的漏电感Llk1、漏电感Llk2的四倍。这是因为漏电感Llk1、漏电感Llk2与变压器初级匝数的平方成比例,如上所述。由于图4A中的初级侧电流为图3A中的初级侧电流I_py的一半(如上所述),因此经过图4A中的每个变压器TX1、TX2的电流的延迟(dt)和由于漏电感造成的能量(ELlk)可以分别如在下文的方程式(6)和方程式(7)中所示来计算。

由此可见,假设漏电感Llk1、漏电感Llk2与之前相同,则图4A中的延迟(dt)(即方程式(6))与图3A中的延迟(即方程式(3))相同。同样地,对于图4A的功率变换器400和图3A的功率变换器300,漏能量(ELlk)相同。

附加地,来自图4A的变压器TX1、变压器TX2的磁化电感变为图3A的磁化电感的四倍,这是由于图4A中的初级匝数相比于图3A有所增加。但是,由于变压器TX1、变压器TX2的初级侧在图4A中并联,因此通过桥式变换器302看到的有效磁化电感Lmag将与上文方程式(5)相同(即Lmag=2×Lm1=2×Lm2)。因此,通过桥式变换器302看到的总磁化电流将与图3A中相同。

另外,来自磁化电感(Lmag)的漏能量(ELlk)、延迟(dt)、和磁化电流帮助在图4A的功率变换器400中以及在图3A、图5和图6的功率变换器中实现零电压开关。

作为如上特性的结果,当替换输入端连接器和输出端连接器以更改图3A的功率变换器300和图4A的功率变换器400之间的特定连接时,不危害输出功率和效率。因此,替换连接器以更改功率变换器300、功率变换器400之间的特定连接允许输出电压改变而不影响输出功率和变换器效率。

在其它情况下,可以将另一输出电压Vo提供到负载(未示出)。例如,如图5所示,功率变换器500包括:桥式变换器302,该桥式变换器302与变压器TX1、变压器TX2的初级绕组串联;以及并联的变压器输出端308、变压器输出端310。另外,图5的每个变压器TX1、TX2的初级绕组P1、初级绕组P2、初级绕组P3、初级绕组P4以与图4A的初级绕组P1、初级绕组P2、初级绕组P3、初级绕组P4以相同的配置联接在一起。因此,功率变换器500可以包括与图3B和图3C的连接器316、连接器318以及图4B的输入端连接器412、输入端连接器414类似的输入端连接器和输出端连接器。

像在图4A中那样,图5的每个变压器TX1、TX2的匝数比N为10:1。因此,在该特定示例中,图5的每个变压器输出端308、310提供3V。图5的功率变换器输出端306同样也提供3V,这是因为变压器输出端之间的并联连接。

由于图5的两个变压器输出端308、310并联,因此输出功率将等于每个变压器输出端的输出电压乘以经过每个变压器输出端的电流(上文相对于图3A所计算)乘以2(表示变压器输出端的数量)。因此,输出功率为500W(即,3V×83.3A×2)。因此,功率变换器500提供500W、3V。

图6的功率变换器600为提供另一输出电压Vo的另一配置。例如,图6的变压器输入端以及变压器输出端308、310之间的连接与图5的功率变换器500中的那些连接相同。然而,图6的每个变压器TX1、TX2的初级绕组P1、P2、P3、P4串联。该串联初级绕组配置形成为20:1的匝数比N。因此,功率变换器600可包括与图3B和图3C的连接器316、连接器318类似的输入端连接器和输出端连接器,以及用于实现对于每个变压器TX1、TX2的特定初级绕组配置的附加的输入端连接器。

由于图6的变压器输入端连接、变压器输出端连接、和初级绕组连接,功率变换器600的输出电压为1.5V且输出功率为250W。因此,尽管相比于功率变换器300、功率变换器400的输出电压Vo,在功率变换器500(和如上所述的功率变换器600)中可以降低输出电压Vo,但是这样做时危害输出功率。

同样地,相比于功率变换器300、功率变换器400,可以降低功率变换器500、功率变换器600的效率,这是由于损耗(例如占空比损耗、开关损耗等)与上文计算的损耗相同。然而,相比于功率变换器300、功率变换器400,由于降低的磁通密度而可以降低功率变换器500、功率变换器600中的磁心损耗。然而,根据降低输出电压Vo的需求,这些功率降低和效率降低可以是可容许的。

本文中所公开的教导可以在包括多于两个的变压器的功率变换器中实现。例如,图7A、图8A、图9A、图10和图11示出了DC-DC功率变换器700、800、900、1000、1100,这些DC-DC功率变换器基本上类似于图3至图6的功率变换器,但包括四个变压器TX1、TX2、TX3、TX4。类似于图3至图6的功率变换器,图7至图11的功率变换器包括:全桥变换器302;输入端704(有时被称为功率变换器输入端704);整流电路,其具有联接到次级绕组S1、次级绕组S2的二极管D1至二极管D8以形成中心抽头全波整流器;滤波电路,其具有电感器L5至电感器L8以及电容器C1至电容器C4(统称为滤波电路720、滤波电路722、滤波电路724、滤波电路726);以及用于提供输出电压Vo的功率变换器输出端706。功率变换器输出端706由在滤波电路720、722、724、726的输出侧的变压器输出端708、710、712、714形成。如上所述,可以根据例如变压器输入端连接、变压器输出端连接、和初级绕组连接调节功率变换器700、功率变换器800、功率变换器900、功率变换器1000、功率变换器1100的输出电压Vo。

例如,参照图7A,每个变压器TX1、TX2、TX3、TX4的四个初级绕组P1、P2、P3、P4并联。该初级绕组配置形成为5:1的匝数比N,如上所述。附加地,变压器输入端与桥式变换器302(如上所述)串联以及变压器输出端并联(如上所述)。

图7B示出用于获得功率变换器700的特定变压器输入端连接和初级绕组连接的示例性输入端连接器728、730、732、734、736。如所示,每个输入端连接器包括用于连接到预期部件(例如绕组、端子等)的八个端子S1-S4和F1-F4。尽管未示出,但是可以采用包括多个端子的输出端连接器来获得功率变换器700的特定变压器输出端连接。

返回参照图7A,每个相位(例如每个变压器)的输入电压V1和占空比可以被选择以获得预期的输出电压。例如,由于变压器输入端串联,但是每个变压器TX1、TX2、TX3、TX4两端的电压为输入电压V1的四分之一。因此,如果输入电压V1为400V且匝数比N为5:1(如图7A中),则每个变压器TX1、TX2、TX3、TX4的输出电压为20V(即,[400V÷4]×[1÷5])。

为了在图7A的功率变换器输出端706处获得12V的预期输出电压Vo,每个变压器输出端708、710、712、714的输出电压由于变压器输出端之间的并联连接而应当为12V。因此,为了在变压器输出端处获得该12V的输出,将占空比设置为0.6(即,预期的输出电压÷每个变压器的输出电压=12V÷20V)。在功率变换器700中,该占空比计算假定理想条件(例如无额外的电压降)。

由于四个变压器输出端708、710、712、714并联,因此功率变换器700的总输出功率为每个变压器输出端的输出功率的四倍。因此,如果每个变压器输出端的功率被设计为1000W,则功率变换器700的总功率输出为4000W。另外,经过每个变压器输出端的电流为83.3A(即,1000W÷12V)。

图8A的功率变换器800包括输入端连接器和输出端连接器以获得24V的输出。如图8A所示,每个变压器TX1、TX2、TX3、TX4的初级绕组P1、P2、P3、P4以与图4的变压器TX1、TX2的初级绕组相同的方式联接。该初级绕组配置形成为如上所述的10:1的匝数比N。

另外,变压器TX1、TX2的变压器输入端串联,且变压器TX3、TX4的变压器输入端串联。如图8A所示,然后两组串联的变压器输入端与桥式变换器302并联。相反地,变压器输出端708、变压器输出端710并联且变压器输出端712、变压器输出端714并联。然后两组并联的变压器输出端串联以形成功率变换器输出端706。

图8B示出了包括与图7B中的那些端子类似的端子的示例性输入端连接器828、830、832、834、836。然而,图8B的端子不同地联接以获得功率变换器800的特定变压器输入端连接和初级绕组连接。如前文,可以采用包括多个端子的输出端连接器(未示出)来获得功率变换器800的特定变压器输出端连接。

由于图8A的功率变换器800的特定变压器输入端配置,因此每个变压器TX1、TX2、TX3、TX4两端的初级侧电压为输入电压V1的一半。因此如前文假设400V的输入,则每个变压器两端的初级侧电压为200V。因此,用于每个变压器TX1、TX2、TX3、TX4的次级侧电压为20V,如在图7A中。

由于次级侧电压为20V且占空比为0.6(如上所述),因此每个变压器输出端的电压为12V,如在图7A中。然而,由于特定变压器输出端配置,因此在图8A的功率变换器输出端706处的输出电压Vo为24V。

另外,作为该变压器输出端配置的结果,在图8A的功率变换器输出端706处的功率为每对并联的变压器输出端(例如变压器输出端708、710以及变压器输出端712、714)的功率的二倍。例如,由于图8A的变压器输出端配置,因此每对并联的变压器输出端提供166.6A的电流和12V的电压。因此,在每对并联的变压器输出端处提供的功率为2000W(即,166.6A×12V)。因此,在图8A的功率变换器输出端706处的功率为4000W,如在图7A中。

类似于图7A和图8A的功率变换器,图9A的功率变换器900包括输入端连接器和输出端连接器以获得48V的输出。例如,图8A的每个变压器TX1、TX2、TX3、TX4的初级绕组P1、P2、P3、P4串联,如上文参照图6所述。该串联初级绕组配置形成为20:1的匝数比N,如上所述。

另外,用于变压器TX1、TX2、TX3、TX4的变压器输入端并联,以及变压器的变压器输出端708、变压器输出端710、变压器输出端712、变压器输出端714串联。图9B中示出了示例性输入端连接器928、930、932、934、936以获得功率变换器900的特定变压器输入端连接和初级绕组连接。

如果输入电压V1如前文为400V,则图9A的每个变压器TX1、TX2、TX3、TX4的初级侧电压由于并联变压器输入端而为400V,以及每个变压器的次级侧电压由于20:1的匝数比而为20V。然而,在每个变压器输出端处的电压为12V(例如由于0.6的占空比),如上所述。因此,由于图9A的变压器输出端708、变压器输出端710、变压器输出端712、变压器输出端714串联,因此在功率变换器输出端706处的输出电压为48V。

另外,流经图9A的每个变压器输出端708、710、712、714的电流为83.3A,如上所述。因此,在图9A中的功率变换器输出端706处的输出功率为4000W(即83.3A×48V),如在图7A和图8A中。因此,尽管图7A、图8A和图9A的功率变换器700、800、900能够提供不同的输出电压(例如分别为12V、24V、48V),但是每个功率变换器的输出功率保持不变(例如4000W)。

另外,假设采用相同条件,则图7A、图8A和图9A的功率变换器700、功率变换器800、功率变换器900中的由于漏电感(电感Llk1、电感Llk2、电感Llk3、电感Llk4)造成的损耗、漏能量和延迟时间以及由于磁化电感(Lm1、Lm2、Lm3、Lm4)造成的总磁化电流基本上类似于上文相对于图3至图6的功率变换器所描述的损耗、漏能量和延迟时间以及总磁化电流。

图10和图11的功率变换器1000、功率变换器1100包括分别与图5和图6的功率变换器500、功率变换器600类似的变压器输入端连接、变压器输出端连接和初级绕组连接。然而,图10和图11的功率变换器1000、功率变换器1100包括四个变压器TX1、TX2、TX3、TX4而非两个变压器TX1、TX2,如上所述。每个功率变换器1000、1100的输出电流、电压和功率可以如上所述来确定。在图10和图11的特定示例中,功率变换器1000提供2000W、6V且功率变换器1100提供1000W、3V。因此,相比于图7A、图8A和图9A的功率变换器的输出电压、输出功率和效率,功率变换器1000、功率变换器1100可以提供更低的输出电压以及更低的输出功率和效率。

尽管图3至图11均示出了包括联接到变压器的全桥变换器(例如相移全桥功率变换器)的功率变换器,但是应当理解,本文中的教导可以与其它合适的开关电路拓扑结构一起使用,该其它合适的开关电路拓扑结构包括例如正向功率变换器(例如交错正向功率变换器等)、其它桥式功率变换器(例如半桥功率变换器等)、谐振功率变换器(例如LLC功率变换器、串联谐振功率变换器、交错LLC功率变换器、交错串联谐振功率变换器等)等。

例如,图12和图13示出DC-DC功率变换器1200、DC-DC功率变换器1300,这两个DC-DC功率变换器基本上类似于图3A和图4B的功率变换器300、功率变换器400,但是均包括LLC谐振功率变换器1202。像图3A和图4B的功率变换器300、功率变换器400那样,图12和图13的功率变换器1200、功率变换器1300可以接收12V/500W输入,且包括输入端连接器和输出端连接器(如上所述)以分别获得6V的输出和12V的输出。可以发生输出电压的该变化,而不改变输出功率(例如1000W),如上所述。

如上所述,功率变换器1200、1300的电感Llk1、Llk2表示每个变压器TX1、TX2的总的漏电感。漏电感Llk1、Llk2用作功率变换器1200、1300中的谐振电感器。这些电感器以及每个功率变换器1200、1300的谐振电容器Cres形成LLC谐振电路的谐振回路。

使用图12的谐振电容器Cres和漏电感Llk1、Llk2,功率变换器1200的谐振频率Fres可以通过如下方程式(8)来计算。

其中,(Llk1+Llk2)表示功率变换器1200的总的漏电感。假设漏电感Llk1、漏电感Llk2相同(如前文),则谐振频率Fres可以通过如下方程式(9)来计算。

如上所述,每个变压器TX1、TX2包括磁化电感Lm1、磁化电感Lm2。由于变压器TX1、变压器TX2的初级侧串联,因此总的磁化电感为各个磁化电感Lm1、Lm2的总和。

总的磁化电感与总的漏电感的比率可以为用于设计LLC谐振功率变换器的有用参数。例如,该比率可以用于确定在谐振频率Fres时的增益。功率变换器1200的总的磁化电感与总的漏电感的比率可以通过如下方程式(10)来计算。

假设磁化电感Lm1、磁化电感Lm2相同(如前文),则方程式(10)的比率可以被简化为下文方程式(11)。

如图13所示,变压器TX1、TX2的变压器输入端并联。因此,每个变压器TX1、TX2可以看到总输入端电压V1,而非输入端电压V1的一半,如图12的各个串联的变压器TX1、变压器TX2。然而,图13的变压器TX1、变压器TX2的磁通密度可以保持与图12的变压器基本上相同,这是因为图13的变压器的初级匝数相比于图12的变压器的初级匝数而被加倍,如上所述。

另外,图13中的功率变换器1300的漏电感Llk1、漏电感Llk2和磁化电感Lm1、磁化电感Lm2不同于图12的漏电感和磁化电感。这是因为这些电感与总的初级匝数的平方成比例,如上所述。因此,在图13的特定示例中,漏电感Llk1、漏电感Llk2和磁化电感Lm1、磁化电感Lm2为图12中的漏电感和磁化电感的四倍。因此,假设漏电感Llk1、漏电感Llk2相等且磁化电感Lm1、磁化电感Lm2相等(如前文),则功率变换器1300的总的漏电感和总的磁化电感可以通过如下方程式(12)和方程式(13)来计算。

然后可使用方程式(12)和方程式(13)的总的漏电感和总的磁化电感来找出用于功率变换器1300的谐振频率Fres以及总的磁化电感与总的漏电感的比率。可以分别使用如下方程式(14)和方程式(15)来计算谐振频率Fres和该比率。

由此可见,功率变换器1300的谐振频率方程式(14)和比率方程式(15)与功率变换器1200的谐振频率方程式(9)和比率方程式(11)相同。

另外,针对给定功率,穿过变压器TX1、变压器TX2的每个次级侧的电流对于各个功率变换器1200、1300相同,以及由每个谐振电感(Llk1、Llk2)处理的能量对于各个功率变换器1200、1300相同。因此,各个功率变换器1200、1300的增益保持不变。

另外,类似于图3至图6的功率变换器,如上所述,由于例如漏电感、磁化电感等,可以利用图12和图13的功率变换器1200、功率变换器1300中的开关实现零电压切换。

在一些情况下,漏电感Llk1、漏电感Llk2可以不相等。在这类情况下,功率变换器1200的总的漏电感Llkt等于漏电感Llk1、漏电感Llk2的总和,如上所述。功率变换器1300的总的漏电感Llkt可以通过如下方程式(16)来计算。

因此,功率变换器1200、功率变换器1300的总的漏电感之间的比率可以通过如下方程式(17)来计算。

功率变换器1200、功率变换器1300的总的漏电感之间的百分比差可以通过如下方式来确定:从1减去比率σ,然后乘以一百。例如,漏电感Llk1可以为漏电感Llk2的1.5倍。在这类情况下,漏电感Llk2可以为2uH且漏电感Llk1可以为3uH(即,Llk1为Llk2的1.5倍)。因此,功率变换器1300的总的漏电感将为4.8uH(使用上文方程式(16))以及功率变换器1200的总的漏电感将为5uH(漏电感Llk1、漏电感Llk2的总和)。因此,在特定示例中,比率σ等于0.96(即,4.8÷5)。因此,该特定示例性漏电感值与理想情况(例如在此,总的漏电感对于各个功率变换器1200、1300均相同)之间的百分比差为百分之四(即,(1-0.96)×100)。

这百分之四的差将导致功率变换器1200、功率变换器1300之间的大约百分之二的谐振频率变化。在使用漏电感作为谐振电感器的谐振功率变换器设计中(如在功率变换器1200、功率变换器1300中),优选的是,漏电感之差严格受控以便不危害性能。

在一些情况下,可能优选的是将外部电感器而非漏电感Llk1、漏电感Llk2用于谐振电感器。通常,这些外部电感器比漏电感Llk1、漏电感Llk2大很多。在这类情况下,漏电感Llk1、漏电感Llk2之差的效果又是可忽略的。

本文中公开的输入端连接器和/或输出端连接器可以被定位在一个或多个电路板(例如印制电路板等)和/或汇流条上。例如,图14示出了DC-DC功率变换器1400,其包括电源电路模块1402;均用于联接到电源电路模块1402的输入端连接器1410、1412、1414;以及均用于联接到电源电路模块1402的输出端连接器1404、1406、1408。电源电路模块1402(例如主体)包括一个或多个电源开关1416、多个变压器1418、多个滤波器1420、多个输入端和多个输出端。尽管未示出,但是每个变压器1418包括两个或更多个初级绕组以及至少一个次级绕组。为了简明,将一个或多个电源开关1416和多个变压器1418均示出为盒子。

如本文中所阐述,输入端连接器1410、输入端连接器1412、输入端连接器1414均能够改变各个初级绕组之间的连接以调节每个变压器1418的匝数比以及电源电路模块1402的输入端之间的连接。例如,如图14所示,输入端连接器1412包括五个连接器1422a-1422e,用于改变各个初级绕组之间的连接以及电源电路模块1402的输入端之间的连接。输入端连接器1414可以包括不同于输入端连接器1412的一个或多个连接器,用于改变连接,如本文中所阐述。类似地,输出端连接器1404、1406、1408均包括一个或多个连接器,用于改变电源电路模块1402的输出端之间的连接。

DC-DC功率变换器1400提供不同的输出电压,这取决于使用哪个输入端连接器1410、1412、1414和哪个输出端连接器1404、1406、1408,如本文中所阐述。例如,用户可以选择输入端连接器1410和输出端连接器1404来联接到电源电路模块1402。在该特定示例中,功率变换器1400可以提供大约48伏特的输出电压。可替选地,用户可以选择输入端连接器1414和输出端连接器1408来联接到电源电路模块1402。在这里情况下,功率变换器1400可以提供大约12伏特的输出电压。

不同的输入端连接器1410、1412、1414中的每一者可以被定位在一个电路板(例如印制电路板)上。例如,如图14所示,各个不同的输入端连接器1410、1412、1414的连接器(例如连接器1422a-1422e)分别被定位在电路板1424、1426、1428上。每个单独的电路板可以通过将其连接器与电源电路模块1402中的对应连接器(未示出)联接而被定位在功率变换器中。可替选地,不同的输入端连接器1410、1412、1414中的每一者可以被定位在多于一个电路板和/或另一合适的基板上(如果需要)。

类似地,不同的输出端连接器1404、1406、1408中的每一者可以由一个汇流条形成。例如,如图14所示,输出端连接器1404、1406、1408分别由汇流条1430、1432、1434形成。每个汇流条可以借助螺钉1436(如图14所示)和/或另一合适联接的设备联接到电源电路模块1402。可替选地,不同的输出端连接器1404、1406、1408中的每一者可以由多于一个汇流条和/或由另一合适的结构形成(如果需要)。

另外,尽管图3至图13的整流电路联接到次级绕组S1、S2以形成中心抽头全波整流器,但是应当理解,可以在本文中公开的功率变换器中的任一者中使用其它合适的整流电路。例如,功率变换器中的任一者可包括半波整流器、具有同步整流器的整流电路等。

另外,尽管图3至图13的滤波电路包括LC滤波器,但是应当理解,如果需要则可以采用其它合适的滤波器。例如,功率变换器中的任一者可包括一个或多个滤波器,该一个或多个滤波器仅包括电容部件、仅包括电感部件等。

在期望改变输出电压的各种应用中,可以采用本文中公开的DC-DC功率变换器。例如,DC-DC功率变换器可以被用在工业应用、医学应用、测试应用等中。另外,功率变换器可以被用在包括例如AC-DC功率变换器等的功率变换器中。

如本文中所阐述,更改变压器输入连接、变压器输出连接和/或初级绕组连接允许功率变换器提供不同的输出电压(例如调节的输出电压)。因此,成本(例如制造成本、维修成本、库存成本、发展成本等)可以比传统系统更低,该传统系统需要多个功率变换器来提供不同的输出电压。

另外,采用本文教导的功率变换器由于低电压开关而经历高效率。例如,在本文中公开的电源开关和/或在本文中公开的整流电路可以包括半导体开关和/或其它合适的低电压开关。

功率变换器也可以达到甚至与在变压器、变压器输出端(例如在滤波电路的输出侧上)、和/或变压器输入端之间的不同寄生电感共享的预期电流、电压和功率。这是因为变压器输入端连接和变压器输出端连接。例如,如图3至图13所示,初级侧连接和次级侧连接以相反配置来联接。因此,当变压器输入端串联(或并联)时,变压器输出端并联(或串联)。

出于示例和描述的目的,已经提供了前述的实施方式的描述。这并不旨在穷举或限制本发明。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式,而是在可适用时,可以互换并且可以在所选择的实施方式中使用,即使没有具体示出或描述。特定实施方式的各个元件或特征也可以以许多方式变化。这些变化不应当视为背离本发明,并且所有这些修改旨在被包括在本发明的范围内。

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