用于高輸入到輸出電壓轉換的DC-DC變換器電路制造技術

本發明專利技術提供串聯DC-DC變換器電路設計，以及基于這樣的電路設計的DC-DC變換器，這些電路設計和DC-DC變換器提供高輸入到輸出電壓轉換。變換器包括諧振回路和用于中斷回路電流以產生其中提供零電流和/或零電壓切換的接近零損耗“保持”狀態而又提供對功率傳送量的控制的裝置。根據電路設計的一種用于高電壓升壓比的諧振DC-DC變換器包括：(a)低電壓DC-AC變換器；(b)諧振回路；(c)高電壓AC-DC變換器；以及(d)(i)不使用變壓器的在輸入和輸出上的共用接地和/或(ii)在諧振回路內的單個高電壓可控開關。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術總體上涉及功率轉換裝置，并且更具體而言，涉及用于高輸入到輸出電壓轉換的DC-DC變換器。
技術介紹
直流(DC)架構例如用于傳輸和分布功率是眾所周知的。DC架構相對于交流(AC)架構一般提供電功率的高效(低損耗)分布。DC架構的重要性已經由于以下因素而增加，這些因素包括(1)計算和電信設備對DC輸入功率的依賴；(2)變速AC和DC驅動對DC輸入功率的依賴；以及(3)通過各種可再生能源(如光伏太陽能電池板)的DC功率的產生。DC架構的普遍使用也已經擴展了對DC-DC功率變換器電路的需要。而且，進一步需要高效并且低成本的DC-DC功率變換器電路。至少部分通過減少DC-DC功率變換器的部件，例如通過提供無變壓器的DC-DC變換器來實現成本減少。兩種最常見的無變壓器dc/dc變換器是用于降壓電壓的如圖I中所示的降壓變換器10和用于升壓電壓的如圖2中所示的升壓變換器12。盡管這兩個電路能夠在輸入到輸出電壓比接近一時實現很高轉換效率，但是在電壓比變高時它們的效率小于最優。電路寄生現象引起效率損失以及其它操作問題(包括如二極管前向電壓下降、開關和二極管導通損耗、切換損耗、開關電容、電感器繞組電容以及引線和跡線電感等的電路效應)。另外，在現有技術中已知升壓變換器特別容易受寄生效應影響并且高效率操作需要低升壓比，如 I : 2 或者 I : 3。例如在 N. Mohan、T. Undeland、W. Robbins 的"Powerelectronics converters, applications, and design" (Wiley, 1995)中說明白勺男β樣，比 如在I : 10或者以上的范圍中的更高升壓比由于成本和效率約束而完全不切實際。B. Buti、P. Bartal、I. Nagy 的"Resonant boost converter operating aboveits resonant frequency" (EPE,Dresden, 2005)是諧振DC-DC 功率變換器的不例，其中諧振回路在它的諧振頻率受激，以實現高升壓/降壓轉換比，而不使用變壓器。D. Jovcic的“Step-up MW dc-dc converter for MW size applications^(Institute of EngineeringTechnology,論文IET-2009-407)提出了基于H橋的諧振DC-DC功率變換器，并且A. Abbas和P. Lehn (A. Abbas、P. Lehn 的“Power electronic circuits for high voltage dc to dcconverters’University of Toronto,Invention disclosure RIS#10001913,2009-03-31)對其進行了修改以求增強模塊性。這些現有技術拓撲結構有許多弊端。在 B. Buti、P. Bartal、I. Nagy 的 “Resonant boost converter operating aboveits resonant frequency”(EPE,Dresden, 2005)中公開的變換器需要各自僅被利用一半時間的兩個理想或者接近理想匹配的電感器以恰當工作。理想匹配在許多應用中不可行。另夕卜，電感器僅被利用一半時間的事實在效果上使電路的電感要求加倍。這不合需要，因為電感器通常是功率電路中的單個最貴部件。另外,在B. Buti、P. Bartal、I. Nagy的“Resonantboost converter operating above its resonant frequency，，(EPE, Dresden, 2005)中的變換器需要正輸入供應和負輸入供應二者。這經常不可用。在D. Jovcic 的 “Step-up Mff dc_dc converter for Mff sizeapplications，，(Institute of Engineering Technology, 論文 IET-2009-407)和A. Abbas、P. Lehn 的“Power electronic circuits for high voltage dc to dcconverters，，(University of Toronto, Invention disclosure RIS#10001913,2009-03-31)中公開的變換器使用四個高電壓反向阻塞切換器件。對于中頻應用(約20kHz-100kHz)，這樣的器件不容易獲得，因此它們需要通過絕緣柵雙極晶體管(“IGBT”)和二極管或者MOSFET和二極管的串聯組合創建。這不僅進一步增加系統成本而且它也使變換器的導通損耗接近加倍
技術實現思路
在一個方面，本專利技術是一種用于高電壓升壓比的諧振dc-dc變換器，其特征在于用于高電壓升壓比的諧振dc-dc變換器包括低電壓全橋或者半橋dc-ac變換器；諧振回路；高電壓ac-dc整流器；以及在諧振回路內的高電壓可控開關，所述高電壓可控開關可操作地用于通過維持開關兩端的高電壓來中斷諧振回路中的電流。在另一方面，本專利技術是一種用于高電壓升壓比的諧振dc-dc變換器，其特征在于用于高電壓升壓比的諧振dc-dc變換器包括低電壓dc-ac變換器；諧振回路；高電壓ac-dc變換器；以及以下各項中的一項或者多項不使用變壓器的在輸入和輸出上的共用接地；以及在諧振回路內的單個高電壓可控開關。在又一方面，本專利技術是一種用于高電壓升壓比的諧振dc-dc變換器，其特征在于用于高電壓升壓比的諧振dc-dc變換器包括低電壓dc-ac變換器；諧振回路；高電壓ac-dc變換器；以及在諧振回路電路內的高電壓可控開關；其中用于高電壓升壓比的諧振dc-dc變換器可操作地用于提供以下各項中的一項或者多項(i)用于輸入和輸出的共用接地平面；以及(ii)在輸入與輸出之間的變壓器。在又一方面，本專利技術是一種用于高電壓升壓比的諧振dc-dc變換器，其特征在于用于高電壓升壓比的諧振dc-dc變換器包括低電壓dc-ac變換器；諧振回路；高電壓ac-dc變換器；在諧振回路的電路內的高電壓可控開關；以及用于輸入和輸出的無需使用變壓器的共用接地平面。在另一方面，本專利技術是一種諧振DC-DC變換器，其特征在于諧振DC-DC變換器包括無變壓器的DC-DC變換器電路，可操作地用于提供高輸入到輸出電壓轉換，所述無變壓器的DC-DC變換器電路包括在低電壓側上的全橋變換器；在高電壓側上的半波整流器；以及輸入和輸出二者共用的接地。在又一方面，本專利技術是一種具有變壓器的DC-DC變換器，其特征在于具有變壓器的DC-DC變換器包括諧振回路；高電壓開關，可與具有變壓器的DC-DC變換器的電路一起操作以通過維持高電壓開關兩端的高電壓切換來執行諧振的高電壓阻塞而無反向阻塞；在低電壓側上的全橋變換器；以及在高電壓側上的輸出整流器。在另一方面，本專利技術是一種提供雙極輸出的具有變壓器的諧振DC-DC升壓變換器，其特征在于DC-DC升壓變換器包括在變壓器上的高電壓繞組；兩個半波整流器，包括以下各項第一半波整流器，可操作地用于向正本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彼得·瓦爾德瑪·萊恩，
申請(專利權)人：彼得·瓦爾德瑪·萊恩，
類型：
國別省市：