專利名稱：交流-直流轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及轉(zhuǎn)換器裝置，尤其涉及交流-直流轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有車載充電機(jī)幾乎都是隔離型的，效率大致為90%_93%左右，由于發(fā)散熱量較大，必須采取強(qiáng)制冷卻措施。水冷方式以及風(fēng)冷方式下，噪音、摩損存在，且風(fēng)扇的實際使用壽命不長，從而會進(jìn)ー步縮短全車的壽命。所以，車載充電機(jī)的ニ種常規(guī)冷卻方式(風(fēng)冷、水冷)并不是最為實用的冷卻方式。實踐證明，車載充電機(jī)的自然風(fēng)冷運行才是最實用的冷卻方式。但要實現(xiàn)自然風(fēng)冷運行，車載充電機(jī)的整體功率變換效率必須提升至96%以上?，F(xiàn)有的車載充電機(jī)系統(tǒng)通常由交流-直流功率變換電路組成其功率變化的主要 部分，若要求車載充電機(jī)的整機(jī)滿載效率達(dá)到96%以上，則交流-直流功率變換主電路的功率變換效率必須也達(dá)到96%以上。然而，目前尚未有任何一種隔離型的交流-直流功率變換主電路的功率變換效率可以達(dá)到96%以上。

實用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，有必要提供一種能夠提高功率變換效率的交流-直流轉(zhuǎn)換器。本實用新型實施例提供ー種交流-直流轉(zhuǎn)換器，該交流-直流轉(zhuǎn)換器包括功率因數(shù)修正轉(zhuǎn)換模塊以及直流-直流轉(zhuǎn)換模塊。功率因數(shù)修正轉(zhuǎn)換模塊用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并進(jìn)行功率因數(shù)矯正后輸出第一直流電壓。所述功率因數(shù)修正轉(zhuǎn)換模塊包括一整流橋以及一功率因數(shù)校正電路，所述整流橋包括第一輸出端以及第ニ輸出端，所述第二輸出端接地，所述功率因數(shù)校正電路包括第一支路、第二支路、第二開關(guān)、第三開關(guān)以及輸出電容，所述第一支路、第二支路相互并聯(lián)在所述第一輸出端，所述第二開關(guān)連接在所述第二支路與第二輸出端之間，所述第三開關(guān)連接在所述第一支路與第二輸出端之間，所述輸出電容的一端接地，另一端連接并聯(lián)后的第一支路以及第ニ支路。直流-直流轉(zhuǎn)換模塊包括輸入級，用于接收所述第一直流電壓；輸出級，用于根據(jù)所述第一直流電壓輸出ー個第二直流電壓以及一反饋電壓，所述第二直流電壓與所述反饋電壓之和等于所述第一直流電壓；以及至少ー個能量回饋級，該能量回饋級耦接在所述輸入級與所述輸出級之間，用于將反饋電壓產(chǎn)生的能量回饋至輸入級。本實用新型的交流-直流轉(zhuǎn)換器獲得交流電源后，將該電源電壓轉(zhuǎn)換為第一直流電壓，然后根據(jù)該第一直流電壓再次轉(zhuǎn)換成ー個第二直流電壓以及一反饋電壓，該第二直流電壓供給負(fù)載端，該反饋電壓轉(zhuǎn)換成能量后反饋至輸入端，從而能夠提供較高的電壓來調(diào)節(jié)交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電流。而且，通過將電壓反饋至輸入級，能夠補(bǔ)償反饋過程中的損耗能量，從而提高交流-直流轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。

[0007]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實用新型實施方式提供的交流-直流轉(zhuǎn)換器的電路示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。在本實用新型實施例中，交流-直流轉(zhuǎn)換器獲得交流電源后，將該電源電壓轉(zhuǎn)換為第一直流電壓，然后根據(jù)該第一直流電壓再次轉(zhuǎn)換成ー個第二直流電壓以及一反饋電壓，該第二直流電壓供給負(fù)載端，該反饋電壓形成回饋能量反饋至輸入端，從而能夠提供較高的電壓來調(diào)節(jié)交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電流。而且，通過將能量反饋至輸入級，能夠補(bǔ)償反饋過程中的損耗能量，從而提高交流-直流轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。請參閱圖1，其是本實用新型實施方式提供的交流-直流轉(zhuǎn)換器200的結(jié)構(gòu)示意圖。所述交流-直流轉(zhuǎn)換器200包括一功率因數(shù)修正(PFC)轉(zhuǎn)換模塊300以及一直流-直流轉(zhuǎn)換模塊100。所述PFC轉(zhuǎn)換模塊300用于接收一交流電源電壓，并將該交流電源電壓轉(zhuǎn)換為第一直流電壓。在本實施例中，所述PFC轉(zhuǎn)換模塊300為ー具有ニ路錯相拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的PFC轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換效率(額定電壓輸入?yún)?能夠達(dá)到979^98%。具體的，所述PFC轉(zhuǎn)換模塊300包括一整流橋40以及一功率因數(shù)校正電路50。所述整流橋40包括第一輸出端41以及第ニ輸出端43，所述第二輸出端43接地。所述整流橋40用于將交流電源電壓轉(zhuǎn)換成直流電源電壓。所述功率因數(shù)校正電路50包括第一支路51、第二支路53、第二開關(guān)55、第三開關(guān)57、輸出電容59。所述第一支路51、第二支路53相互并聯(lián)在所述第一輸出端41，所述第二開關(guān)55連接在所述第二支路53與第二輸出端43之間，所述第三開關(guān)57連接在所述第一支路51與第二輸出端43之間，所述輸出電容59的一端接地，所述輸出電容59的另一端連接并聯(lián)后的第一支路51以及第ニ支路53。所述第一支路51包括相互串聯(lián)的第二電感511、第二ニ極管513。所述第二電感511能夠通直流隔交流，從而能夠?qū)⒅绷麟妷狠敵鲋了龅诙藰O管513。在該直流電壓滿足一定值時，所述第二ニ極管513導(dǎo)通，從而將該直流電壓輸出至所述輸出電容59。所述第二支路53包括相互串聯(lián)的第三電感531、第三ニ極管533。同理，所述第三電感531能夠通直流隔交流，從而能夠?qū)⒅绷麟妷狠敵鲋了龅谌藰O管533。在該直流電壓滿足一定值時，所述第三ニ極管533導(dǎo)通，從而將該直流電壓輸出至所述輸出電容59。所述第二開關(guān)55 —端連接在所述第二電感511、第二ニ極管513之間，另一端連接所述第二輸出端43。所述第三開關(guān)57 —端連接在所述第三電感531、第三ニ極管533之間，另一端連接所述第二輸出端43。所述第二開關(guān)55以及第三開關(guān)57能夠起到保護(hù)電路的作用。[0017]在本實施例中，所述直流-直流轉(zhuǎn)換模塊100為非隔離型功率變化器。該直流-直流轉(zhuǎn)換模塊100包括ー個輸入級10、ー個輸出級20以及至少ー個能量回饋級30。所述輸入級10包括第一正極11與第一負(fù)極13，該第一正極11用于接收ー個第一直流電壓。本實施方式中，所述第一正極11從一功率因數(shù)修正(PFC)轉(zhuǎn)換電路(請參閱圖5)接收所述第一直流電壓，所述第一直流電壓為一市電電壓經(jīng)過所述PFC轉(zhuǎn)換模塊300轉(zhuǎn)換得到。所述輸出級20用于根據(jù)所述第一直流電壓輸出ー個第二直流電壓，所述第二直流電壓小于所述第一直流電壓。所述輸出級20包括第二正極21與第三正極23，該第二正極21與所述第一正極11耦接，從而使得所述第二正極21也能夠獲得所述第一直流電壓。所述第三正極23連接所述能量回饋級30，從而將所述第一直流電壓的一部分輸入到所述輸出級20，而另外一部分第一直流電壓則形成反饋電壓，輸入到所述能量回饋級30中，并形成一反饋能量。由此，所述輸入級10的第一直流電壓等于所述輸出級20的第二直流電壓與所述反饋電壓之和。本實施方式中，所述能量回饋級30的數(shù)量為兩個，所述兩個能量回饋級30并聯(lián)在·所述輸入級與輸出級之間。每個所述能量回饋級30耦接在所述輸入級10與所述輸出級20之間。具體的，所述能量回饋級30 —邊耦接所述第三正極23以及一共模電壓極31，以輸入所述反饋電壓，另ー邊則耦接所述第一正極11，以將所述反饋電壓轉(zhuǎn)換成能量后反饋至所述第一正極11。所述第三正極23和所述共模電壓極31之間形成所述反饋電壓，所述共模電壓極31與所述第一負(fù)極13共同連接至一共模電壓。本實施方式中，所述共模電壓為接地電壓。 本實施例中，所述輸入級10包括ー個第一電容15，所述第一電容15兩端分別連接所述第一正極11與第一負(fù)極13，即所述第一電容15并聯(lián)在所述輸入級10中，使得所述第ー電容15兩端電壓等于所述第一直流電壓，從而能夠?qū)⑺龅谝恢绷麟妷旱哪芰看鎯ζ饋?并輸出至所述輸出級20中。本實施例中，所述第一電容15為ー電解電容。所述輸出級20包括ー個第二電容25，所述第二電容25兩端分別連接所述第二正極21與第三正極23，即所述第二電容25并聯(lián)在所述輸出級20中，使得所述第二電容25兩端電壓等于所述第二直流電壓，從而能夠?qū)⑺龅诙绷麟妷旱哪芰看鎯ζ饋?，并輸出至?fù)載端(圖未^^)。本實施例中，所述第二電容25為ー電解電容。所述能量回饋級30包括ー輸入部33、ー轉(zhuǎn)換電路35以及ー輸出部37。所述輸入部33耦接所述第三正極23以及所述共模電壓極31，用于接收從所述輸出級20獲得的所述反饋電壓。所述輸出部37耦接所述第一正極11以及所述第一負(fù)極13，用于將經(jīng)過所述轉(zhuǎn)換電路35后的能量回饋至所述輸入級10。所述轉(zhuǎn)換電路35用于接收所述輸入部33的反饋電壓，并將該能量轉(zhuǎn)換后從該輸出部37輸出到該第一正極11。具體的，所述轉(zhuǎn)換電路35包括ー個第三電容351、ー個第四電容353、ー個第一開關(guān)355、一二極管357以及ー電感359，所述第三電容351、第四電容353、以及第ー開關(guān)355相互并聯(lián)，所述ニ極管357串聯(lián)在所述第三電容351與第一開關(guān)355之間，所述電感359串聯(lián)在所述第四電容353與第一開關(guān)355之間。所述第三電容351包括第四正極351a與第三負(fù)極351b，所述第三電容351用于接收所述反饋電壓，并進(jìn)行充電。[0026]所述第四電容353包括第五正極353a與第四負(fù)極353b，所述第五正極353a與所述第三負(fù)極351b共同連接于所述共模電壓極31。本實施例中，所述第一開關(guān)355為絕緣柵雙極型晶體管。所述第一開關(guān)355包括柵極、發(fā)射集以及集電極，所述柵極連接一外部控制信號(圖未示)，所述發(fā)射集連接所述共模電壓極31，所述集電極連接在所述ニ極管357以及電感359之間。所述ニ極管357的正極連接所述電感359，所述ニ極管357的負(fù)極連接所述第四電容353的第四負(fù)極353b以及第一正極11。所述電感359 —端連接所述第三電容351的第四正極351a，另外一端連接所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極以及所述ニ極管357的正扱。所述直流-直流轉(zhuǎn)換器100的轉(zhuǎn)換效率滿足下列公式n=Cl+W*C2，(I)其中，n為轉(zhuǎn)換效率，Cl為所述輸出級20的第二直流電壓占輸入級10的第一直流電壓的百分比，C2為反饋電壓占輸入級10的第一直流電壓的百分比，W為反饋電壓通過所述能量回饋級30的損耗系數(shù)。所述公式(I)從下列公式獲得n=Iout*Vpfc*Cl+W*Iout*Vpfc *C2 (2)其中，Iout為流經(jīng)直流-直流轉(zhuǎn)換模塊100的電流，Vpfc為所述PFC轉(zhuǎn)換電路35的第二直流電壓，即輸入級10的第一直流電壓。結(jié)合上述公式，以共模電壓極31為參考電位點吋，輸入級10的第一直流電壓等于所述輸出級20的第二直流電壓與反饋電壓之和，即Vpfc=Vdco+ VEFin, (3)其中Vdco為交流-直流變換器輸出級20的第二直流電壓，VEFin為所述反饋電壓，即所述能量回饋級30的第一直流電壓。由(3)可得，VEFin= Vpfc - Vdco (4)將(4)代入(2)即可計算出轉(zhuǎn)換效率n。例如，當(dāng)VEFin占Vpfc的20%吋，交流-直流變換器的總效率為(lout*0. 8*Vpfc+95%*Iout*20%*Vpfc)/(Io* Vpfc)=99%; 當(dāng)VEFin占Vpfc的40%吋，交流-直流變換器的總效率為(Io*0. 8* VPFC +95%* Io*40%* VPFC)/(Io* VPFC) =98%。在一般情況下，由于 VEFin占Vpfc的百分比可以控制在0 50%范圍內(nèi)，因此可將轉(zhuǎn)換效率n限制在97% 99%的范圍內(nèi)。由于所述PFC轉(zhuǎn)換模塊300的轉(zhuǎn)換效率(額定電壓輸入)一般能夠達(dá)到979^98%，因此綜合起來之后，所述交流-直流轉(zhuǎn)換器200的功率轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到96%以上。在另外的實施例中，多個能量回饋級30串聯(lián)在所述第三正極23與第一正極11之間。本實用新型的交流-直流轉(zhuǎn)換器不受限于多個能量回饋級為多相并聯(lián)或串聯(lián)運行的方式，如同頻同相運行、或同頻錯相運行、或各自獨立運行、或視功率大小等條件運行均可。以上所揭露的僅為本實用新型ー種較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實用新型之權(quán)利范圍，因此依本實用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求1.ー種交流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，該交流-直流轉(zhuǎn)換器包括 功率因數(shù)修正轉(zhuǎn)換模塊，其用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并進(jìn)行功率因數(shù)矯正后輸出第一直流電壓，所述功率因數(shù)修正轉(zhuǎn)換模塊包括一整流橋以及一功率因數(shù)校正電路，所述整流橋包括第一輸出端以及第ニ輸出端，所述第二輸出端接地，所述功率因數(shù)校正電路包括第一支路、第二支路、第二開關(guān)、第三開關(guān)以及輸出電容，所述第一支路、第二支路相互并聯(lián)在所述第一輸出端，所述第二開關(guān)連接在所述第二支路與第二輸出端之間，所述第三開關(guān)連接在所述第一支路與第二輸出端之間，所述輸出電容的一端接地，另一端連接并聯(lián)后的第一支路以及第ニ支路；以及 直流-直流轉(zhuǎn)換模塊，其包括 輸入級，用于接收所述第一直流電壓； 輸出級，用于根據(jù)所述第一直流電壓輸出ー個第二直流電壓以及一反饋電壓，所述第二直流電壓與所述反饋電壓之和等于所述第一直流電壓；以及 至少ー個能量回饋級，該能量回饋級耦接在所述輸入級與所述輸出級之間，用于將反饋電壓產(chǎn)生的能量回饋至輸入級。
2.如權(quán)利要求I所述的交流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述輸入級包括第一正極與第一負(fù)極，該第一正極用于接收所述第一直流電壓；所述輸出級包括第二正極與第三正扱，該第二正極與所述第一正極耦接，所述第三正極與所述能量回饋級耦接。
3.如權(quán)利要求2所述的交流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述輸入級包括ー個第一電容，所述第一電容兩端分別連接所述第一正極與第一負(fù)極，所述第一電容兩端電壓等于所述第一直流電壓；所述輸出級包括ー個第二電容，所述第二電容兩端分別連接所述第二正極與第三正扱，所述第二電容兩端電壓等于所述第二直流電壓。
4.如權(quán)利要求2所述的交流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述能量回饋級的數(shù)量為多個，該多個能量回饋級相互并聯(lián)在所述第三正極與第一正極之間。
5.如權(quán)利要求2所述的交流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述能量回饋級的數(shù)量為多個，該多個能量回饋級串聯(lián)在所述第三正極與第一正極之間。
6.如權(quán)利要求3所述的交流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于每個所述能量回饋級包括一輸入端、ー轉(zhuǎn)換電路以及ー輸出端，所述輸入端耦接所述第三正極，所述輸出端耦接所述第一正極，所述轉(zhuǎn)換電路用于接收所述輸入端的能量，并將該能量轉(zhuǎn)換后從該輸出端輸出到該第一正極。
7.如權(quán)利要求6所述的交流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述轉(zhuǎn)換電路包括ー個第三電容、ー個第四電容、ー個第一開關(guān)、ー個第一ニ極管以及ー個第一電感，所述第三電容、第四電容、以及第ー開關(guān)相互并聯(lián)，所述第一ニ極管串聯(lián)在所述第三電容與第一開關(guān)之間，所述第一電感串聯(lián)在所述第四電容與第一開關(guān)之間。
8.如權(quán)利要求I所述的交流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述直流-直流轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換效率滿足下列公式 n=C1+W*C2，其中，n為轉(zhuǎn)換效率，Cl為第二直流電壓占第一直流電壓的百分比，C2為反饋電壓占第一直流電壓的百分比，W為反饋電壓通過所述能量回饋級的損耗系數(shù)。
9.如權(quán)利要求I所述的交流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于該功率因數(shù)修正轉(zhuǎn)換模塊為ニ路錯相拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求I所述的交流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述第一支路包括相互串聯(lián)的第二電感、第二ニ極管，所述第二支路包括相互串聯(lián)的第三電感、第三ニ極管，所述第二開關(guān)一端連接在所述第二電感、第二ニ極管之間，另一端連接所述第二輸出端，所述第三開關(guān)一端連接在所述第三電感、第三ニ極管之間，另一端連接所述第二輸出端。
專利摘要本實用新型實施例公開一種交流-直流轉(zhuǎn)換器，該交流-直流轉(zhuǎn)換器包括一個功率因數(shù)修正轉(zhuǎn)換模塊以及一個直流-直流轉(zhuǎn)換模塊。該功率因數(shù)修正轉(zhuǎn)換模塊用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并進(jìn)行功率因數(shù)矯正后輸出第一直流電壓，該功率因數(shù)修正轉(zhuǎn)換模塊為二路錯相拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該直流-直流轉(zhuǎn)換模塊包括輸入級，用于接收所述第一直流電壓；輸出級，用于根據(jù)所述第一直流電壓輸出一個第二直流電壓以及一反饋電壓，所述第二直流電壓與所述反饋電壓之和等于所述第一直流電壓；以及至少一個能量回饋級，該能量回饋級耦接在所述輸入級與所述輸出級之間，用于將反饋電壓產(chǎn)生的能量回饋至輸入級。該交流-直流轉(zhuǎn)換器具有較高的轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H02M7/04GK202435292SQ20122001741
公開日2012年9月12日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者吳壬華, 胡定高, 胡峻凡, 莫光鋮, 鄭向紅 申請人:深圳市欣銳特科技有限公司