[实用新型]一种高效率的DC-DC变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电压变换器，具体涉及一种高效率的DC-DC变换器。

背景技术

在太阳能发电系统、燃料电池发电系统等低压、大电流供电系统中，直流-直流（DC-DC）变换器能够将固定的直流电压变换成可变的直流电压并进行输出，因而是实现能量装换、传递电压电流及功率控制的关键执行部件。传统的DC-DC变换器采用硬开关的工作方式，影响硬开关DC-DC变换器工作效率的因素主要是开关管的损耗。开关管的损耗主要分为两部分，一是开关管在开通和关断的过程中，由于电压和电流的同时存在而产生的开断损耗；而是在开关管开通时，因为其本身导通电阻的存在而产生的导通损耗。

目前的DC-DC变换器主要以单相全桥拓扑的形式为主，其具有控制方式灵活、功率等级高的特点，在高电压小电流输入的降压场合能达到较好的效率。但如果将这种全桥式DC-DC变换器直接应用于低压大电流输入的场合时，由于电流增大导致开关管的导通损耗倍增，因此难以达到预期变换效率，且随着功率等级进一步增加，电流进一步增大时，对器件的耐流和散热要求就越来越高。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种可同时实现开关管的零电压开通和零电流开通、关闭，可以解决传统全桥在做大功率时的电流限制问题，且能实现小体积、对器件耐流要求低的高效率的DC-DC变换器。

本实用新型的技术方案如下：

一种高效率的DC-DC变换器，其特征在于：它包括结构相同的第一全桥、第二全桥和第三全桥，每个全桥包括两个并联的桥臂和一个变压器，所述桥臂由两个串连的开关管构成，所述桥臂均与输入电源并联；所述同一桥臂中驱动信号超前的开关管为桥上管，驱动信号滞后的开关管为桥下管，所述全桥中驱动信号超前的桥臂为超前桥臂，驱动信号滞后的桥臂为滞后桥臂；所述变压器的正极输入端子连接所述超前桥臂的两开关管之间，负极输入端子连接所述滞后桥臂的两开关管之间；

所述第一全桥、第二全桥和第三全桥之间的相位相差120度；所述超前桥臂的桥上管先发驱动，所述桥下管比所述桥上管延时半个周期驱动；滞后桥臂的桥上管比超前桥臂的桥上管延时一个X时间驱动。

所述X的取值范围应该在60-120°之间。

所述变压器的输出端先后连接一个整流电路和一个LC滤波电路。

所述整流电路包括三组并联电路，每组电路包括两个串连的二极管。

所述第一全桥、第二全桥和第三全桥的变压器的副边线圈的负极端子连接在一起。

所述变压器的副线圈正极端子连接在两所述二极管之间。

所述开关管为场效应管。

本实用新型的技术效果如下：

本实用新型的一种高效率的DC-DC变换器，包括结构相同的第一全桥、第二全桥和第三全桥，全桥的桥臂均与输入电源并联且第一全桥、第二全桥和第三全桥之间的相位相差120度；超前桥臂的桥上管先发驱动，桥下管比桥上管延时半个周期发驱动；滞后桥臂的桥上管比超前桥臂的桥上管延时一个X时间驱动。由于对于每阶能量传递的5个状态，第一全桥、第二全桥和第三全桥中都至少有一相、最多两相进行工作，这样在整个过程中电流由同时工作的全桥分担，减少了单个全桥的电流负荷，不但有效降低电路损耗，还解决传统全桥在做大功率时的电流限制问题，而且还降低了器件的耐流要求。

由于滞后桥臂的开关管（SA2P,SA2N,SB2P，SB2N,SC2P,SC2N）实现零电压开通，超前桥臂的开关管（SA1P,SA1N,SB1P,SB1N,SC1P,SC1N）实现零电流关断和零电流开通，因此本实用新型的DC-DC变换器能够在整个过程时段实现软开关状态，这样就降低了由开关管的硬开关状态带来的开关管损耗，从而提高了DC-DC变换器的变换效率。

附图说明

图1是本实用新型的DC-DC变换器拓扑结构图

图2是本实用新型的DC-DC变换器控制时序图

图3是本实用新型的第一阶段电路示意图

图4是本实用新型的第二阶段电路示意图

图5是本实用新型的第三阶段电路示意图

图6是本实用新型的第四阶段电路示意图

图7是本实用新型的第五阶段电路示意图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行说明。