[发明专利]一种高增益模块化大容量隔离型DC/DC变换器

摘要

一种高增益模块化大容量隔离型DC/DC变换器，所提变换器输入相数可模块化调整，且所有模块输入电流可自动均流，使得变换器的控制策略简单。所提变换器第一个模块由一个电感、一个功率开关及其漏源极寄生电容、一个变压器及其漏感、n‑1个电容和二极管所构成，其它模块均由一个电感、一个主功率开关及其漏源极寄生电容、一个变压器及其漏感、n个电容和二极管所构成，通过调节n的大小即可实现对变换器输入输出增益及开关器件电压应力的调节。通过模块数的调节即可实现对变换器中开关器件电流应力的调节。此外通过箝位电路缓解由漏感引起的开关管电压应力高的问题，提高变换器的效率。较适用于需要电气隔离，大功率及高增益升压变换的应用场合。

主权项

1.一种高增益模块化大容量隔离型DC/DC变换器，其特征在于包括：直流输入源，m个模块，二极管D0，电容C0，负载RL，一个公共箝位电路；其中m个模块如下：模块一包括电感L1，功率开关S1，功率开关S1漏源极电容CS1，漏感LK1，隔离变压器T1，二极管D1 2、D1 3···D1 n，电容C1 2、C1 2···C1 n；电感 L1的一端连接直流输入源的正极，电感 L1的另一端分别连接二极管DVT2的阳极、漏感LK1的一端，电感 L1的另一端与功率开关S1的漏极相连，功率开关S1的源极接地，漏感LK1的另一端与变压器T1一次侧的一端相连，变压器T1二次侧的一端分别与二极管D2 1的阳极、电容C1 2、C1 3···C1 n的另一端相连，变压器T1二次侧的一端分别与滤波电容Co的另一端、负载RL的另一端相连；二极管D1 2的阴极与电容C1 2的一端相连， 二极管D1 3的阴极与电容C1 3的一端相连，......以此类推，二极管D1 n的阴极与电容C1 n的一端相连；模块二包括电感L2，功率开关S2，功率开关S2漏源极电容CS2，漏感LK2，隔离变压器T2，二极管D21、D22···D2 n，电容C22、C2 2···C2 n；电感 L2的一端连接直流输入源的正极，电感 L2的另一端分别连接二极管DVT3的阳极、漏感LK2的一端，电感 L2的另一端与功率开关S2的漏极相连，功率开关S2的源极接地，漏感LK2的另一端与变压器T2一次侧的一端相连，变压器T2二次侧的一端电容C21、C22···C2 n的另一端相连，二极管D21的阴极与电容C21的一端相连， 二极管D22的阴极与电容C22的一端相连，......以此类推，二极管D2 n的阴极与电容C2 n的一端相连；模块三包括电感L3，功率开关S3，功率开关S3漏源极电容CS3，漏感LK3，隔离变压器T3，二极管D31、D32···D3n，电容C31、C3 2···C3 n；电感 L3的一端连接直流输入源的正极，电感 L3的另一端分别连接二极管DVT4的阳极、漏感LK3的一端，电感 L3的另一端与功率开关S3的漏极相连，功率开关S3的源极接地，漏感LK3的另一端与变压器T3一次侧的一端相连，变压器T3二次侧的一端电容C31、C32···C3 n的另一端相连，二极管D31的阴极与电容C31的一端相连， 二极管D32的阴极与电容C32的一端相连，......以此类推，二极管D3 n的阴极与电容C3n的一端相连；以此类推，模块m包括电感Lm，功率开关Sm，功率开关Sm漏源极电容CSm，漏感LKm，隔离变压器Tm，二极管Dm 1、Dm 2···Dmn，电容Cm 1、Cm 2···Cmn；电感 Lm的一端连接直流输入源的正极，电感 Lm的另一端分别连接二极管DVTm的阳极、漏感LKm的一端，电感 Lm的另一端与功率开关Sm的漏极相连，功率开关Sm的源极接地，漏感LKm的另一端与变压器Tm一次侧的一端相连，变压器Tm二次侧的一端电容Cm1、Cm2···Cmn的另一端相连，二极管Dm1的阴极与电容Cm1的一端相连，二极管Dm2的阴极与电容Cm2的一端相连，......以此类推，二极管Dmn的阴极与电容Cmn的一端相连；二极管Dmn的阴极与电容Cmn的一端之间的节点与二极管D0的阳极相连；m个模块之间的连接关系为：模块一的中变压器T1的二次侧一端与电容C1 2的另一端之间的节点，连接模块二中的二极管D2 1的阳极；模块一中二极管D1 2阴极与C1 2的一端之间的节点，连接模块二中的二极管D2 2的阳极；模块一中二极管D1 3阴极与C1 3的一端之间的节点，连接模块二中的二极管D2 3的阳极，…..，以此类推，模块一中二极管D1 n的阴极与电容C1 n的一端之间的节点，连接模块二中的二极管D2 n的阳极；模块二中二极管D2 1阴极与C2 1的一端之间的节点，连接模块三中二极管D3 1的阳极，模块二中二极管D2 2阴极与C2 2的一端之间的节点，连接模块三中二极管D3 2阳极，……，以此类推，模块二中二极管D2 n阴极与C2 n的一端之间的节点，连接模块三中二极管D3 n阳极；模块m‑1中二极管Dm‑1 1阴极与电容Cm‑1 1的一端之间的节点，连接模块m中二极管Dm 1的阳极，模块m‑1中二极管Dm‑1 2阴极与电容Cm‑1 2的一端之间的节点，连接模块m中二极管Dm 2的阳极，…..，以此类推，模块m‑1中二极管Dm‑1 n的阴极与电容Cm‑1 n的一端之间的节点，连接模块m中二极管Dmn的阳极；模块m中二极管Dm 1阴极与电容Cm 1的一端之间的节点，连接模块一中二极管D1 2的阳极，模块m中二极管Dm 2阴极与电容Cm 2的一端之间的节点，连接模块一中二极管D1 3的阳极，……，以此类推，模块m中二极管Dmn‑1阴极与电容Cmn‑1的一端之间的节点，连接模块一中二极管D1 n的阳极；负载RL与C0并联，负载RL的一端连接二极管D0的阴极，负载RL的另一端连接到模块一中变压器T1二次侧的一端与电容C1 2的另一端之间的节点；二极管D0的阳极与二极管Dmn的阴极分别与电容Cmn的一端之间的节点相连；模块与模块之间的变压器一次侧的另一端连接到一起，模块与模块之间的变压器二次侧的另一端也连接在一起；所述箝位电路包括：电感LVT，开关管SVT，二极管DVT1、DVT2、DVT3、DVT4...DVTm，箝位电容CVT；其连接方式为：电感LVT的另一端连接直流输入源正极，电感LVT的一端连接功率开关STV的源极，功率开关STV的漏极连接箝位电容CVT的一端，箝位电容CVT的另一端连接二极管DVT1的阳极、直流输入源电源负极；电感LVT的一端与功率开关源极之间的节点连接二极管DVT1的阴极，功率开关SVT的漏极连接二极管DVT2的阴极，二极管DVT2的阳极连接在电感L1与漏感LK1之间的结点上，功率开关SVT的漏极连接二极管DVT3的阴极，二极管DVT3的阳极连接在电感L2与漏感LK2之间的结点上，……，以此类推，功率开关SVT的漏极连接二极管DVTm的阴极，二极管DVTm的阳极连接在电感Lm与漏感LKm之间的结点上。