[发明专利]宽输入电压范围的增益可调高变比DC/DC变换器

说明书

本发明公开了一种宽输入电压范围的增益可调高变比DC/DC变换器，由N级高变比DC/DC变换器、负压输出DC/DC变换器和第一电容构成；N为大于或等于2的整数，N级高变比DC/DC变换器的输入电压与输出电压的变比值为固定值，该变比值与级数N、变换器的接线方式、组成变换器的基本变换单元类型有关；负压输出DC/DC变换器可输出负电压，通过控制开关管的导通与关断时间来调节负电压的电压增益，适应供电电源的宽范围电压输入，调节N级高变比DC/DC变换器的输入电压。本发明对传统的开关谐振变换器进行了改进，在提高变换器电压变比的同时，实现了在输入电压宽范围变化与输入电压波动时负载侧输出电压的稳定可调。

技术领域

本发明涉及DC/DC变换器的技术领域，尤其是指一种宽输入电压范围的增益可调高变比DC/DC变换器。

背景技术

目前，服务器电源普遍采用48V的中间总线架构，该48V由服务器主板上进行的功率变换而来。现有的技术方案多采用两级电压变换的架构，中间先经过一次电压变换到12V，再进行一次电压变换到所需的3.3V、1.2V等低电压，此处的两级电压变换会增加系统电能损耗从而降低系统的效率，提高系统的体积从而降低功率密度。传统的开关谐振腔变换器需要大量的开关管构成高级数的DC/DC变换器来实现高变比，并且这类高变比DC/DC变换器一般处于不调压的开环运行状态，对输入电压波动、负载功率波动的抗扰性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种宽输入电压范围的增益可调高变比DC/DC变换器，该变换器由N级高变比DC/DC变换器和负压输出DC/DC变换器构成，减少了电能损耗提高了电源效率，减小了电源体积提高了功率密度；与传统的开关谐振腔变换器相比，减小了体积与器件使用数量，除此之外，本发明通过调整负压输出DC/DC变换器的负电压的值，使得系统可以抵抗供电电源电压的波动与宽范围变化，维持N级高变比DC/DC变换器的输入电压的稳定，从而实现维持输出电压稳定的效果。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：宽输入电压范围的增益可调高变比DC/DC变换器，该变换器是由N级高变比DC/DC变换器、负压输出DC/DC变换器和第一电容构成，其中N级高变比DC/DC变换器是由N级变换单元构成的N级变换器，N为大于或等于2的整数；该N级变换器为非隔离变换器，用于实现高变比的电压变换；该负压输出DC/DC变换器为隔离型变换器或非隔离变换器，能够输出负电压，通过调节负电压的电压增益来适应供电电源的宽输入电压范围；

负压输出DC/DC变换器具有正输入端、负输入端和负输出端，N级高变比DC/DC变换器具有正输入端、负输入端、正输出端和负输出端；负压输出DC/DC变换器的正输入端电连接N级高变比DC/DC变换器的正输入端与供电电源的正极，负压输出DC/DC变换器的负输入端电连接供电电源的负极与第一电容的正极，负压输出DC/DC变换器的负输出端电连接N级高变比DC/DC变换器的负输入端以及第一电容的负极和接地端口；N级高变比DC/DC变换器的正输出端电连接负载的正极，N级高变比DC/DC变换器的负输出端电连接负载的负极以及接地端口，供电电源的负极电连接第一电容的正极，第一电容的负极电连接接地端口；

该N级高变比DC/DC变换器的输入电压与输出电压的变比值为固定值，该变比值与级数N、变换器的接线方式、组成变换器的基本变换单元类型有关，该变比值的最大值与N有关，满足如下规律：2级变换单元实现5倍变比，3级变换单元实现13倍变比，当N3时，变比值为第N-1级实现的变比值至第2级实现的变比值的逐项累加，再加上第N-1级实现的变比值，再加3；负压输出DC/DC变换器内部的开关管的导通与关断时间的长短影响该变换器输出电压与输入电压的比值，因此控制开关管的占空比能够调节负压输出的值，抵抗供电电源的电压波动与宽范围变化，通过调整负压输出DC/DC变换器的负电压的值，维持N级高变比DC/DC变换器的输入电压的稳定，从而实现维持输出电压稳定的效果。