[发明专利]一种DC-DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种DC-DC变换器，特别涉及一种适用于高压输入的中小功 率的高频DC-DC变换器，属于电力电子领域的高频开关电源方向。

背景技术

高压输入的高频开关电源，解决方法主要有：①开关器件串联；②多电平 技术，采用二极管钳位、飞跨电容或H桥级联技术；③原边拓扑串联。方法① 的缺点在于无法确保每个开关管同时开通或同时关断。这是由于驱动信号或开 关管开关特性差异会造成开关的不同步，使得某些开关管承受过高的电压应力 而损坏。方法②采用多电平技术技术，如果采用二极管钳位或飞跨电容，增加 了大量的钳位二极管和电容，拓扑复杂，且随着电平增加，控制策略复杂，对 于中小容量来说，采用该方法不经济；而采用H桥级联技术，需要提供独立的 相等的恒压源，实现困难，且其闭环控制的实时性难以满足。方法③采用变换 器原边串联，IEEE Trans.on Industry Application【工业应用期刊】于2006年第 四期发表了“Common-Duty-Ratio Control of Input-Series Connected Modular DC -DC Converters With Active Input Voltage and Load-Current Sharing”【采用输入 电压控制且实现输入串联模块化直-直变换器的共占空比控制】一文，原边采用 单管正激电路串联，开关管电压应力大，且副边必须采用均流措施，控制策略 复杂。IEEE Trans.on Industry Electronics【工业电子期刊】于2001年第3期发 表了“Modeling，Control，and Design of Input-Series-Output-Parallel-Connected Converter for High-Speed-Train Power System”【高速列车电力中的输入串联输出 并联变换器的建模，控制和设计】一文，原边采用两个全桥变换器串联，采用 交错方式产生两个桥臂占空比，为了实现均压，把分接电容的压差采样以后进 行控制，控制策略复杂，采用全桥结构在小功率场合应用不经济，采用三个闭 环，还需电压传感器，控制策略复杂。《电源技术应用》2006年第2期发表了【新 型的高压输入小功率变流器】一文，采用半桥式DC-DC变换器，开关管电压应 力大，需要吸收电路，同时各个模块独立控制，输入电压均压效果差。由于变 压器变比的差距，由可能造成某个模块输出功率过大，可靠性低。

通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件被称 为全控型器件。目前全控型器件如绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Isolated Gate Bipolar Transistor)，耐压多在3KV以下，并且由于IGBT电流拖尾，其开关频 率低，小于40Khz；而金属氧化物半导体场效应管(MOSFET，MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor)耐压多在1.2KV以下，因此当需要小 功率高频，高压直流输入如5KV时，传统的DC-DC变换器及其控制方式无法满足 需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单、适用于高压输入 的中小功率DC-DC变换器。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种DC-DC变换器的基本原理是：电容串联接到高压直流的输入， 每个电容作为一个高频正激DC-DC变换器的输入，所有高频正激DC-DC变换器 的输出共用同一个滤波电感、续流二极管和输出滤波电容；通过采样高频正激 DC-DC变换器的输出电压，得到电压反馈，用给定参考电压与该电压反馈比较， 经过电压调节运算得到电压环输出，即主输出；然后主输出通过线性比例运算， 不同的线性比例运算输出分别与同一个锯齿载波相比较，得到不同占空比的脉 冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)脉冲输出；这些不同占空比的 PWM脉冲，通过逻辑处理，得到均分的相位上相互错开的每个正激DC/DC变换器 的驱动信号，实现对主电路的控制。

本发明的一种DC-DC变换器包括DC-DC变换器主电路及其控制电路。