[发明专利]一种适用于数据中心电压调节模块的非隔离直流斩波电路

说明书

本发明公开了一种适用于数据中心电压调节模块的非隔离直流斩波电路，电源的负极接地，电源的正极经第一开关管与第一电容的一端及第二开关管的一端相连接，第二开关管的另一端与第三开关管的一端及第二电容的一端相连接，第三开关管的另一端与第三电容的一端及第四开关管的一端相连接，第四开关管的另一端与第五开关管的一端、第一电感的一端及第二电容的另一端相连接，第五开关管的另一端接地，第一电感的另一端与负载的一端及第二电感的一端相连接，第一电容的另一端与第三电容的另一端、第二电感的另一端及第六开关管的一端相连接，第六开关管的另一端接地，负载的另一端接地，该电路的体积小，且电容及开关管的数量较少。

技术领域

本发明涉及一种非隔离直流斩波电路，具体涉及一种适用于数据中心电压调节模块的非隔离直流斩波电路。

背景技术

电力电子技术是国民经济和国家安全领域的重要支撑技术，是实现电力传输和各类电子设备正常运行的重要技术手段。高功率和高效率的电能变换是电力电子技术发展的终极目标。本发明基于开关电容和开关电感的基本理论，设计出了全新的非隔离型大降压比的DC-DC转换器。目前，非隔离大变比DC-DC转换器广泛应用于直流分布式系统、便携式电子设备、通信系统和电压调节模块等。随着人工智能、大数据和云计算的快速发展，数据中心的能源消耗逐年增加，拥有高性能多核CPU的数据中心朝着更低电压(1V)和更高的电流(200A)的要求前进，其对电压调节模块提出了更高的要求。数据中心现存的12V直流母线电压有着数据中心较高的线路损耗，更高的48V直流母线电压正在发展并已经应用在工业领域中，学术界和工业界表示未来将发展400V母线电压，这对大变比拓扑，体积小及重量轻的供电电源提出极高的需求。传统的buck电路已经不适合应用在这些极大的降压比领域，由于极度小的占空比使得开关损耗急剧增大。发展大变比的电力电子拓扑是不可避免的趋势。

目前存在的大降压比的DC-DC拓扑主要分为两类：

隔离型大降压比DC-DC转换器，这类转换器基于隔离变压器变比实现大变比，这类拓扑有LLC，反激电路等；

非隔离大降压比DC-DC转换器，这类转换器基于耦合电感，开关电容及两级拓扑等。

隔离型的拓扑原理简单，已经普遍应用在目前的工业领域，但由于存在的变压器，功率密度有限，体积无法做的很小，这限制了隔离性DC-DC拓扑的发展。非隔离拓扑在未来是一个非常好的候选，已经获得了很大的关注，基于耦合电感原理的非隔离拓扑也是靠匝比降压，其实质跟隔离型变压器一样的；两级拓扑目前已被工业界和学术界普遍认可，但两级拓扑有着大量的有源器件，通常第二级拓扑的损耗非常大；基于开关电容的DC-DC拓扑利用电容作为储能元件来实现变比，由于无磁件，其拓扑体积小，重量轻及高效率等优势。但缺点也很明显，拓扑结构决定了其电压变比，随着电压变比越大，其开关电容数量和有源开关管数量也越多，因此单纯的开关电容拓扑并不适合大变比降压应用领域。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种适用于数据中心电压调节模块的非隔离直流斩波电路，该电路的体积小，且电容及开关管的数量较少。

为达到上述目的，本发明所述的适用于数据中心电压调节模块的非隔离直流斩波电路包括电源、迪克逊充电泵及两相交错buck电路；其中，迪克逊充电泵包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容及第三电容；两相交错buck电路包括第五开关管、第六开关管、第一电感及第二电感；

电源的负极接地，电源的正极经第一开关管与第一电容的一端及第二开关管的一端相连接，第二开关管的另一端与第三开关管的一端及第二电容的一端相连接，第三开关管的另一端与第三电容的一端及第四开关管的一端相连接，第四开关管的另一端与第五开关管的一端、第一电感的一端及第二电容的另一端相连接，第五开关管的另一端接地，第一电感的另一端与负载的一端及第二电感的一端相连接，第一电容的另一端与第三电容的另一端、第二电感的另一端及第六开关管的一端相连接，第六开关管的另一端接地，负载的另一端接地。