本實(shí)用新型涉及電力電子產(chǎn)品領(lǐng)域，尤其涉及一種電源變換器。

背景技術(shù)：

在工業(yè)應(yīng)用中有大量對寬輸入且上限為高電壓(約200V～800V)進(jìn)行變換的需求，如電動(dòng)汽車中將動(dòng)力電池組的高電壓轉(zhuǎn)換為24V/12V輸出；普通單級變換雖然技術(shù)成熟、拓?fù)浜涂刂坪唵?，同時(shí)使用器件數(shù)量也少，但需要采用特別的高壓開關(guān)器件(如900～1200V的MOS管)，價(jià)格昂貴；同時(shí)在寬輸入電壓下，變換器的效率不高；對于一般的三電平兩級變換，也存在一些弊端，要么存在共模干擾問題，局部需要高壓器件，或者需要大的飛跨電容解耦并且電路控制復(fù)雜，對電子器件的電壓要求高，實(shí)現(xiàn)成本高，共模干擾大。同時(shí)在電動(dòng)汽車中由于環(huán)境需要或者應(yīng)用條件限制，并且防護(hù)等級要求高不宜采用傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱方式，在這種情況下，通常可以采用水冷或者自然冷的散熱方式。

對于水冷或者自然冷的電源變換器，如何通過冷板將電源中的發(fā)熱器件產(chǎn)生的熱高效導(dǎo)出，是該類電源設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)和重點(diǎn)，其設(shè)計(jì)好壞直接影響電源的可靠性，同時(shí)對電源的功率密度有重大影響。良好的熱設(shè)計(jì)需要使熱分布盡量均衡及盡可能少的熱傳導(dǎo)環(huán)節(jié)，這要求將功率半導(dǎo)體器件、磁芯器件等發(fā)熱元件盡量直接通過導(dǎo)熱介質(zhì)貼在冷板上進(jìn)行散熱，比較常用的方式是將冷板置于PCBA的器件面，但由于冷板通常也起固定作用，這樣一定程度上影響電源變換器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；另一方面，這樣將會導(dǎo)致電源變換器為倒立或側(cè)面安裝，在一些應(yīng)用上不允許。對于只能將冷板置于PCBA焊接面的情況，需要通過開槽的方式使發(fā)熱器件透過開槽口再安裝在冷板上，對于較大功率的變換器，由于發(fā)熱器件數(shù)量較多且尺寸較大，將導(dǎo)致過多過大的開槽使得PCB的強(qiáng)度及其走線變得困難，如果將功率半導(dǎo)體器件置于PCBA焊接面避免開槽，則需要手工后焊接，因此必須留夠焊接的操作空間，對PCB的布局及空間利用也不利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種電源變換器，解決現(xiàn)有技術(shù)中DC-DC變換器對電子器件電壓要求高，實(shí)現(xiàn)成本高，共模干擾大的技術(shù)問題，以及水冷或自然冷方式下的高效散熱方式和電源空間利用之間矛盾的技術(shù)問題。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種電源變換器，包括：變換器輸入端，變換器輸出端，兩級變換器，控制器，輔助電源，印刷電路板PCB和散熱基板，兩級變換器由對稱的兩路前級Boost升壓變換器和兩路后級DC-DC隔離變換器兩級組成，第一路前級Boost升壓變換器的輸入正端為電源變換器的輸入正端，第二路前級Boost升壓變換器的輸入負(fù)端為電源變換器的輸入負(fù)端，兩路后級DC-DC隔離變換器的輸出端并聯(lián)或者串聯(lián)作為電源變換器的輸出端，輔助電源的輸入為第一路前級Boost升壓變換器的輸出、第二路前級Boost升壓變換器的輸出和獨(dú)立的外供電壓源中任意一個(gè)，所述散熱基板和PCB平行設(shè)置，并且位于焊接面一側(cè)，通過間隔柱及螺釘和PCB連接；

其中，所述兩路前級Boost升壓變換器包括第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、第一二極管、第二二極管，第一電容、第二電容和電感，所述第一電容和第二電容分別跨接于所述第一后級DC-DC隔離變換器和第二后級DCDC隔離變換器的輸入正端和輸入負(fù)端之間，所述第一電子開關(guān)和第二電子開關(guān)分別跨接于所述第一路前級Boost升壓變換器和第二路前級Boost升壓變換器的輸入正端與輸入負(fù)端之間，所述第一二極管的正端與所述第一后級DC-DC隔離變換器的輸入負(fù)端連接，所述第一二極管的負(fù)端與所述第一路前級Boost升壓變換器的輸入負(fù)端連接，所述第一路前級Boost升壓變換器的輸出正端與所述第一后級DC-DC隔離變換器的輸入正端連接；所述第二二極管的負(fù)端與所述第二后級DC-DC隔離變換器輸入正端連接，所述第二二極管的正端與所述第二路前級Boost升壓變換器的輸入正端連接，所述第二路前級Boost升壓變換器的輸入負(fù)端與所述第二后級DC-DC隔離變換器輸入負(fù)端連接；所述第一路前級Boost升壓變換器的輸出負(fù)端通過所述電感與所述第二路前級Boost升壓變換器的輸出正端連接。

本實(shí)用新型的技術(shù)效果為：

本實(shí)用新型電源變換器使用低等級開關(guān)器件低成本實(shí)現(xiàn)高效高壓DCDC變換，并消除了共模干擾；實(shí)現(xiàn)了通過集中散熱基板高效散熱，同時(shí)提高了空間利用率和功率密度，生產(chǎn)加工方便。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例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(shí)用新型的一些實(shí)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(dòng)性的前提下，還可根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的一種電源變換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二的一種電源變換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例二的一種電源變換器的PCB布局示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例四的散熱基板對應(yīng)功率半導(dǎo)體器件的位置開槽的示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例五的一種電源變換器的蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例一

如圖1所示，為一種電源變換器，包括：變換器輸入端，變換器輸出端，兩級變換器，控制器，輔助電源，印刷電路板PCB和散熱基板，其特征在于，兩級變換器由對稱的兩路前級Boost升壓變換器和兩路后級DC-DC隔離變換器兩級組成，第一路前級Boost升壓變換器的輸入正端為電源變換器的輸入正端，第二路前級Boost升壓變換器的輸入負(fù)端為電源變換器的輸入負(fù)端，兩路后級DC-DC隔離變換器的輸出端并聯(lián)或者串聯(lián)作為電源變換器的輸出端，輔助電源的輸入為第一路前級Boost升壓變換器的輸出、第二路前級Boost升壓變換器的輸出和獨(dú)立的外供電壓源中任意一個(gè)，所述散熱基板和PCB平行設(shè)置，并且位于焊接面一側(cè)，通過間隔柱及螺釘和PCB連接；

其中，所述兩路前級Boost升壓變換器包括第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、第一二極管、第二二極管，第一電容、第二電容和電感，所述第一電容和第二電容分別跨接于所述第一后級DC-DC隔離變換器和第二后級DCDC隔離變換器的輸入正端和輸入負(fù)端之間，所述第一電子開關(guān)和第二電子開關(guān)分別跨接于所述第一路前級Boost升壓變換器和第二路前級Boost升壓變換器的輸入正端與輸入負(fù)端之間，所述第一二極管的正端與所述第一后級DC-DC隔離變換器的輸入負(fù)端連接，所述第一二極管的負(fù)端與所述第一路前級Boost升壓變換器的輸入負(fù)端連接，所述第一路前級Boost升壓變換器的輸出正端與所述第一后級DC-DC隔離變換器的輸入正端連接；所述第二二極管的負(fù)端與所述第二后級DC-DC隔離變換器輸入正端連接，所述第二二極管的正端與所述第二路前級Boost升壓變換器的輸入正端連接，所述第二路前級Boost升壓變換器的輸入負(fù)端與所述第二后級DC-DC隔離變換器輸入負(fù)端連接；所述第一路前級Boost升壓變換器的輸出負(fù)端通過所述電感與所述第二路前級Boost升壓變換器的輸出正端連接。

所述散熱基板還包括附加的齒狀散熱器。

本實(shí)用新型中的兩級變換器解決了單級變換器需要采用高成本的高壓器件、寬輸入電壓范圍下效率不高的問題，同時(shí)通過前級Boost升壓變換器的輸入接入電源變換器的穩(wěn)定電平輸入端，解決了普通三電平兩級電路的共模干擾問題。

實(shí)施例二

如圖2所示，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，實(shí)施例二采用對稱半橋LLC作為DC-DC隔離變換器，其輸出并聯(lián)；還包括了輸入濾波器以滿足EMC的要求，控制器分為兩個(gè)控制器，分別控制前級Boost升壓變換器和后級DCDC隔離變換器，并采用數(shù)字控制器，控制方式靈活。所述前級Boost升壓變換器控制器的采樣和控制端與所述第一路前級Boost升壓變換器、所述第二路前級Boost升壓變換器連接，所述DC-DC隔離變換器控制器的采樣和控制端與所述第一后級DC-DC隔離變換器、第二后級DC-DC隔離變換器連接，所述前級Boost升壓變換器控制器與所述DC-DC隔離變換器控制器隔離連接

實(shí)施例三

同實(shí)施例二，如圖2所示，為電源變換器的一種具體布局方式，包括：散熱基板10和PCBA20，散熱基板10和PCBA20平行，并且位于焊接面一側(cè)，通過間隔柱及螺釘和PCBA連接；電源輸入32及其濾波器33放置在PCBA一側(cè)，而輸出34在其對側(cè)，中間部分為兩路具有對稱結(jié)構(gòu)的兩級變換器，并且放置于PCB兩側(cè)，在兩路變換器中間放置輔助電源30和控制器31，其中，功率半導(dǎo)體器件放置在PCB兩側(cè)的最邊沿，同時(shí)管腳折彎使其本體平行于PCB而管腳垂直于PCB焊接，功率半導(dǎo)體器件散熱面朝散熱基板，并通過導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)和散熱基板連接，兩路主變壓器28穿過開槽的PCB通過導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)和散熱基板連接。散熱基板位于焊接面并且和PCB平行，通過間隔柱及螺釘和PCBA連接固定，保證了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，散熱基板四周留有固定孔位，可以將整個(gè)電源變換器固定，這樣電源變換器內(nèi)的器件處于“正立”狀態(tài)，滿足絕大多數(shù)應(yīng)用。在這樣的方式下，為達(dá)到最佳散熱效果及提高空間利用率，本實(shí)施例首先在電路上將電源分成兩路對稱的變換器，這樣將較大功率的發(fā)熱器件分成分開的兩路，降低了熱的集中度，在布局上將其分別放置在PCB兩側(cè)，便于充分利用散熱基板進(jìn)行散熱；同時(shí)，為避免過多的功率半導(dǎo)體器件開槽散熱對PCB布局走線的影響，將功率半導(dǎo)體器件放置于PCBA的焊接面?zhèn)惹椅挥谏峄搴蚉CB之間，功率半導(dǎo)體器件本體平行于散熱基板，并通過導(dǎo)熱絕緣介質(zhì)和散熱基板貼合，這樣獲得了充分散熱效果，其管腳折彎后垂直于PCB焊接，為解決功率半導(dǎo)體器件的后焊接問題，所有功率半導(dǎo)體器件的管腳都位于PCB的兩側(cè)最邊沿，完全不占用電源變換器的內(nèi)部空間即可在外完成后焊接，從而充分利用了空間提高了電源變換器的功率密度。

其中，所述兩級變換器從輸入開始依次放置前級Boost升壓變換器電子開關(guān)21及其驅(qū)動(dòng)和電感23、二極管或同步整流電子開關(guān)22和母線電容24及后級DCDC隔離變換器電感25、后級DCDC隔離變換器電子開關(guān)26及其驅(qū)動(dòng)和后級DCDC隔離變換器電容27、變壓器28、輸出整流29。

實(shí)施例四

如實(shí)施例三，由于功率半導(dǎo)體器件的厚度和安全距離的要求，PCB距離散熱基板的距離需要較大；如圖4所示，將散熱基板對應(yīng)功率半導(dǎo)體器件的位置開槽36，使得功率半導(dǎo)體器件可以下沉，進(jìn)一步提高了空間利用率和電源變換器的功率密度。

實(shí)施例五

如圖5所示，在實(shí)施例三的基礎(chǔ)上，增加了蓋板37，并采用金屬材質(zhì)；蓋板通過螺釘和散熱基板連接固定，磁芯器件頂部通過導(dǎo)熱絕緣墊(有一定彈性可形變)和蓋板壓合，進(jìn)一步增強(qiáng)磁芯器件的散熱效果，同時(shí)對其也起到進(jìn)一步固定作用，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。同時(shí)，由于蓋板采用金屬材質(zhì)，起屏蔽作用，可以改善電源變換器EMC。

可以理解的是，圖中示出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并不構(gòu)成對系統(tǒng)的限定，可以包括比圖示更多或更少的設(shè)備，或者組合某些設(shè)備，或者不同的設(shè)備部署。

以上，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。