本實(shí)用新型涉及電力電子產(chǎn)品領(lǐng)域，特別涉及一種DC-DC功率變換器。

背景技術(shù)：

在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中，有大量的寬電壓范圍直流輸出的需求，例如電動(dòng)汽車(chē)充電電源，為了滿(mǎn)足大型電動(dòng)乘用車(chē)、家庭電動(dòng)乘用車(chē)以及小型電動(dòng)物流車(chē)的充電需求，輸出電壓范圍必須覆蓋各種不同車(chē)型的電池電壓等級(jí)，可調(diào)范圍從50到800V。同時(shí)，從節(jié)能環(huán)保的角度出發(fā)，要求電源變換器的轉(zhuǎn)換效率越高越好。

普通的移相全橋直流變換器在電源變換領(lǐng)域中廣泛使用，具有電壓調(diào)節(jié)范圍寬、可靠性高的特點(diǎn)；但是其開(kāi)關(guān)關(guān)斷損耗較大，電路成本較高，在低壓輸出段效率偏低等因素，在通信電源行業(yè)中逐漸被冷落。另一種新的直流變換拓?fù)銵LC電路，在特定的工作點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷，開(kāi)關(guān)損耗顯著減小，因此整體的變換效率明顯提高；因此該電路拓?fù)湓谕ㄐ烹娫搭I(lǐng)域中備受青睞，得到廣泛應(yīng)用；很多電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)備廠(chǎng)家將其引進(jìn)到電動(dòng)汽車(chē)充電模塊中。LLC電路在通信行業(yè)電源的定電壓輸出領(lǐng)域中能夠很好地發(fā)揮其高效率的優(yōu)勢(shì)，但是在需求電壓范圍跨度很大的電動(dòng)汽車(chē)充電應(yīng)用中存在明顯的缺陷：1)在非諧振點(diǎn)電壓輸出時(shí)，開(kāi)關(guān)關(guān)斷損耗大，開(kāi)關(guān)頻率高，整機(jī)變換效率明顯下降；2)在非諧振點(diǎn)電壓輸出特別是低電壓輸出時(shí)，因?yàn)閾p耗過(guò)大，無(wú)法保持足夠的輸出電流，充電速度變慢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種DC-DC功率變換器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)輸出電壓全范圍大功率輸出、全范圍高效率的問(wèn)題，以電壓變換比例動(dòng)態(tài)可調(diào)的方式實(shí)現(xiàn)了超寬電壓范圍輸出，且全范圍可以工作于良好的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)輸出電壓調(diào)節(jié)范圍寬、可靠性高、工作效率高的統(tǒng)一結(jié)合。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)用新型的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種DC-DC功率變換器，包括依次電連接的變換器輸入端、斬波電路、動(dòng)態(tài)可調(diào)變換裝置、整流電路、濾波電路、變換器輸出端，所述動(dòng)態(tài)可調(diào)變換裝置包括多抽頭變壓器，所述多抽頭變壓器包括原邊繞組和副邊繞組，所述原邊繞組或副邊繞組包括至少三個(gè)電連接的繞組抽頭；當(dāng)副邊繞組包括至少三個(gè)繞組抽頭時(shí)，每個(gè)繞組抽頭與所述整流電路之間連接有第一切換開(kāi)關(guān)，工作時(shí)其中一個(gè)繞組抽頭通過(guò)第一切換開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與所述整流電路連接，余下的繞組抽頭中的一個(gè)繞組抽頭通過(guò)第一切換開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與所述整流電路連接；當(dāng)所述原當(dāng)邊繞組具有至少三個(gè)繞組抽頭時(shí)，每個(gè)繞組抽頭與所述7間連接有第二切換開(kāi)關(guān)，工作時(shí)其中一個(gè)繞組抽頭通過(guò)第二切換開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與所述斬波電路連接，余下的繞組抽頭中的一個(gè)繞組抽頭通過(guò)第二切換開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與所述斬波電路連接。

優(yōu)選的是，所述的DC-DC功率變換器，所述原邊繞組或副邊繞組包括一個(gè)繞組，所述繞組包括至少三個(gè)電連接的繞組抽頭。

優(yōu)選的是，所述的DC-DC功率變換器，所述副邊繞組包括至少兩個(gè)繞組，每個(gè)繞組包括兩個(gè)電連接的繞組抽頭，相鄰兩個(gè)繞組正向串聯(lián)。

優(yōu)選的是，所述的DC-DC功率變換器，所述第一切換開(kāi)關(guān)、第二切換開(kāi)關(guān)為半導(dǎo)體器件構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)、電磁繼電器構(gòu)成的機(jī)械開(kāi)關(guān)、手動(dòng)切換的純機(jī)械式開(kāi)關(guān)中的一種；其中，半導(dǎo)體器件構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)為由MOSFET構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)、IGBT構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)、晶閘管構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)、二極管構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)中的一種。

優(yōu)選的是，所述的DC-DC功率變換器，所述副邊繞組包括一個(gè)繞組，所述繞組包括三個(gè)繞組抽頭，每個(gè)繞組抽頭與整流電路之間連接有第一切換開(kāi)關(guān)；其中與位于中間的繞組抽頭連接的第一切換開(kāi)關(guān)為二極管構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)，其包括第一二極管，第二二極管，所述第一二極管的陽(yáng)極和第二二極管的陰極同時(shí)與位于中間的繞組抽頭連接。

優(yōu)選的是，所述的DC-DC功率變換器，所述斬波電路為三電平軟開(kāi)關(guān)全橋諧振電路，整流電路為全橋整流電路。

本實(shí)用新型至少包括以下有益效果：

1、使用該新型DC-DC電源變換器，可以使DC-DC原邊斬波電路在不同工作條件下都工作于良好的狀態(tài)，降低開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力、開(kāi)關(guān)損耗以及導(dǎo)通損耗，從而使電源產(chǎn)品在全輸出電壓范圍內(nèi)都實(shí)現(xiàn)高效率；同時(shí)，該新型DC-DC電源變換器能夠在低壓輸出時(shí)保持最大電流的輸出，很好地滿(mǎn)足了汽車(chē)充電特性的需求。

本實(shí)用新型的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本實(shí)用新型的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)中或本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)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(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)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DC-DC功率變換器電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二的DC-DC功率變換器電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例三的DC-DC功率變換器電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例四的DC-DC功率變換器電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種DC-DC功率變換器，包括依次電連接的變換器輸入端1、斬波電路2、動(dòng)態(tài)可調(diào)變換裝置、整流電路4、濾波電路5、變換器輸出端6，動(dòng)態(tài)可調(diào)變換裝置包括多抽頭變壓器3；斬波電路2將輸入端1的直流轉(zhuǎn)換為高頻的交流脈沖波；多抽頭變壓器3將斬波電路2輸出的高頻脈沖波進(jìn)行升壓或者降壓，整流電路4多抽頭變壓器3將輸出的脈沖波進(jìn)行整流，濾波電路5對(duì)整流后的直流電平進(jìn)行濾波，得到最終的直流經(jīng)變換器輸出端6輸出；其中斬波電路2為三電平軟開(kāi)關(guān)全橋諧振電路，整流電路4為全橋整流電路；圖中C11、C12、C13、C14為電容器，L11、L12為電感，D11、D12、D13、D14、D15、D16、D17、D18、為二極管，Q11、Q12、Q13、Q14為開(kāi)關(guān)。

多抽頭變壓器3的副邊繞組包括一個(gè)繞組，該繞組包括編號(hào)為A11、A12、A13三個(gè)繞組抽頭，A11、A12、A13繞組抽頭與整流電路4之間對(duì)應(yīng)連接有第一切換開(kāi)關(guān)B11、B12、B13，工作時(shí)第一切換開(kāi)關(guān)B11、B12、B13其中一個(gè)導(dǎo)通，例如第一切換開(kāi)關(guān)B11導(dǎo)通使得A11抽頭與整流電路4的M1端連接，余下的第一切換開(kāi)關(guān)B12、B13中的一個(gè)導(dǎo)通，且余下的第一切換開(kāi)關(guān)B12、B13為互鎖關(guān)系，保證第一切換開(kāi)關(guān)B12、B13不能同時(shí)導(dǎo)通，例如僅僅第一切換開(kāi)關(guān)B13導(dǎo)通，使得A13與整流電路4的N1端連接；當(dāng)然，該繞組還可以包括A14、A15…A1n抽頭，一共n個(gè)繞組抽頭，對(duì)應(yīng)連接有第一切換開(kāi)關(guān)B14、B15…B1n，工作時(shí)當(dāng)B11導(dǎo)通時(shí)A11抽頭與整流電路4的M1端連接，余下的第一切換開(kāi)關(guān)B12、B13、B14、B15…B1n中僅僅一個(gè)例如第一切換開(kāi)關(guān)B15導(dǎo)通，使得A15繞組抽頭與整流電路4的N1端連接；這樣通過(guò)副邊繞組不同抽頭之間的繞組匝數(shù)，來(lái)調(diào)節(jié)原副邊電壓變比的調(diào)節(jié)，使電路前端的斬波電路2工作于占空比較大的狀態(tài)下，可有效降低原邊開(kāi)關(guān)的電流應(yīng)力、開(kāi)關(guān)損耗以及導(dǎo)通損耗。上述第一切換開(kāi)關(guān)B14、B15…B1n為半導(dǎo)體器件構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)、電磁繼電器構(gòu)成的機(jī)械開(kāi)關(guān)、手動(dòng)切換的純機(jī)械式開(kāi)關(guān)中的一種；其中，半導(dǎo)體器件構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)為由MOSFET構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)、IGBT構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)、晶閘管構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)、二極管構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)中的一種；當(dāng)?shù)谝磺袚Q開(kāi)關(guān)B14、B15…B1n為半導(dǎo)體器件構(gòu)成的電子開(kāi)關(guān)時(shí)可以通過(guò)功率變換器輸入端1的輸入條件以及負(fù)載條件，通過(guò)信號(hào)控制第一切換開(kāi)關(guān)B14、B15…B1n的導(dǎo)通或斷開(kāi)；上述第一切換開(kāi)關(guān)B11也可以為常閉式機(jī)械開(kāi)關(guān)，或者由一段常通的導(dǎo)線(xiàn)代替，使得A11抽頭直接與整流電路M1端連接。

實(shí)施例2

如圖2所示，圖中C21、C22、C23、C24為電容器，L21、L22為電感，D21、D22、D23、D24、D25、D26、D27、D28、D29、D20為二極管，Q21、Q22、Q23、Q24、Q25、Q26、Q27、Q28為開(kāi)關(guān)；與實(shí)施例1的不同之處在于動(dòng)態(tài)可調(diào)變換裝置包括多抽頭變壓器3，多抽頭變壓器3的原邊繞組包括一個(gè)繞組，該繞組包括編號(hào)為A21、A22、A23…A2n繞組抽頭，A21、A22、A23…A2n繞組抽頭與斬波電路2間對(duì)應(yīng)連接有第二切換開(kāi)關(guān)B21、B22、B23…B2n，工作時(shí)第二切換開(kāi)關(guān)B21、B22、B23…B2n中的一個(gè)導(dǎo)通，例如B21導(dǎo)通使得A21抽頭與斬波電路2的電感L21端點(diǎn)連接，余下的第二切換開(kāi)關(guān)B22、B23…B2n中的一個(gè)導(dǎo)通，且余下的第二切換開(kāi)關(guān)B22、B23…B2n為互鎖關(guān)系，保證其中僅有一個(gè)導(dǎo)通，例如僅僅第二切換開(kāi)關(guān)B23導(dǎo)通，使得A23繞組抽頭與整流電路4的電容器C23的端點(diǎn)連接；相對(duì)于實(shí)施例1將多個(gè)繞組抽頭設(shè)置在副邊繞組，可以降低切換開(kāi)關(guān)的電壓應(yīng)力，通過(guò)此方式實(shí)現(xiàn)變壓器原邊和副邊之間電壓變比的調(diào)節(jié)，使整個(gè)DC-DC變換器電路在不同的工作條件下都能工作于最優(yōu)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全輸出電壓范圍的高效率、大電流輸出。

實(shí)施例3

如圖3所示，圖中C31、C32、C33、C34為電容器，L31、L32為電感，D31、D32、D33、D34、D35、D36、D37、D38、D39、D30為二極管，Q31、Q32、Q33、Q34、Q35、Q36、Q37、Q38為開(kāi)關(guān)；與實(shí)施例1的區(qū)別在于動(dòng)態(tài)可調(diào)變換裝置多抽頭變壓器3，該多抽頭變壓器3的副邊繞組包括兩個(gè)串聯(lián)的繞組，其中第一個(gè)繞組包括A31、A32繞組抽頭，A31、A32繞組抽頭與整流電路之間對(duì)應(yīng)連接有第一切換開(kāi)關(guān)B31、B32；另一個(gè)繞組抽頭包括A33、A34繞組抽頭，A33、A34繞組抽頭與整流電路之間對(duì)應(yīng)連接有第一切換開(kāi)關(guān)B33、B34；其中A32、A33繞組抽頭串聯(lián)，工作時(shí)可以經(jīng)過(guò)工作狀態(tài)控制第一切換開(kāi)關(guān)B31、B32導(dǎo)通，同時(shí)使第一切換開(kāi)關(guān)B33、B34斷開(kāi)，則A31、A32繞組抽頭連接整流電路的M4端和N4端；當(dāng)功率變換器的工作狀態(tài)改變時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的工作狀態(tài)，可以通過(guò)控制第一切換開(kāi)關(guān)B31、B32斷開(kāi)，同時(shí)控制第一切換開(kāi)關(guān)B33、B34導(dǎo)通，則A33、A34繞組抽頭連接整流電路的M4端和N4端；當(dāng)功率變換器的工作狀態(tài)改變時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的工作狀態(tài)，還可以通過(guò)控制第一切換開(kāi)關(guān)B31、B34導(dǎo)通，同時(shí)通過(guò)控制第一切換開(kāi)關(guān)B32、B33斷開(kāi)，使A31、A34繞組抽頭連接整流電路的M4端和N4端。其中A31繞組抽頭和A32繞組抽頭之間的繞組匝數(shù)為n1，A33繞組抽頭和A34繞組抽頭之間的繞組匝數(shù)為n2，A31繞組抽頭和A34繞組抽頭之間的繞組匝數(shù)為n3，三者之間的關(guān)系為n1＝n2+n3。通過(guò)此方式使變壓器原邊和副邊之間電壓變比的調(diào)節(jié)范圍更寬，使整個(gè)DC-DC變換器電路可以在更寬的輸出電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率、大電流的輸出。

實(shí)施例4

如圖4所示，圖中C41、C42、C43、C44為電容器，L41、L42為電感，D41、D42、D43、D44、D45、D46、D47、D48、D49、D40為二極管，Q41、Q42、Q43、Q44、Q45、Q46、Q47、Q48為開(kāi)關(guān)；該動(dòng)態(tài)可調(diào)變換裝置包括多抽頭變壓器3，多抽頭變壓器3的副邊繞組包括一個(gè)繞組，該繞組包括編號(hào)為A41、A42、A43三個(gè)繞組抽頭，A41、A43繞組抽頭與整流電路之間對(duì)應(yīng)連接有第一切換開(kāi)關(guān)B41、B43，其與實(shí)施例1的區(qū)別在于，其中A42繞組抽頭與整流電路連接有由二極管D411、D412組成的被動(dòng)式電子開(kāi)關(guān)，二極管D411的陽(yáng)極和二極管D412的陰極同時(shí)直接連接到A42繞組抽頭上；可以根據(jù)功率變換器的工作狀態(tài)，可以通過(guò)信號(hào)控制第一切換開(kāi)關(guān)B43斷開(kāi)，B41導(dǎo)通，使A41繞組抽頭連接到整流電路的M2端、A42繞組抽頭連接到整流電路的M3端，整流電路4通過(guò)二極管D47、D48、D412、D411實(shí)現(xiàn)整流。也可以根據(jù)功率變換器的工作狀態(tài)，可以通過(guò)信號(hào)控制第一切換開(kāi)關(guān)B43導(dǎo)通，B41導(dǎo)通，此時(shí)，假如A41繞組抽頭與A43繞組抽頭之間的繞組匝數(shù)為n1，A41繞組抽頭與A42繞組抽頭之間的繞組匝數(shù)為n2，A42繞組抽頭與A43繞組抽頭之間的繞組匝數(shù)為n3，則n1＝n2+n3，因此A41繞組抽頭與A43繞組抽頭之間的電壓大于A41繞組抽頭與A42繞組抽頭之間的電壓，也大于A42繞組抽頭與A43繞組抽頭之間的電壓，則當(dāng)?shù)谝磺袚Q開(kāi)關(guān)B43導(dǎo)通時(shí)D411、D412因?yàn)槌惺芊聪螂妷禾幱诮刂範(fàn)顟B(tài)，整流電路通過(guò)二極管D47、D48、D49、D40實(shí)現(xiàn)整流。此實(shí)施例中由二極管構(gòu)成的被動(dòng)式電子開(kāi)關(guān)替代主動(dòng)式的第二切換開(kāi)關(guān)，在實(shí)現(xiàn)變換器電壓變比調(diào)節(jié)的同時(shí)，可以有效降低切換裝置的成本。

盡管本實(shí)用新型的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本實(shí)用新型的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實(shí)用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的實(shí)施例。