[实用新型]一种高降压非隔离型DC/DC变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直流-直流变换器，具体说是一种高降压非隔离型DC/DC变换器。

背景技术

现有技术中，基本的Buck降压变换器在应用与输入输出电压幅值相差较大的场合，如:计算机中CPU的供电电源，水下潜航器直流供电系统等。会出现器件电压、电流应力大、开关损耗损耗大、变换效率低、dv/dt大、EMI严重、抗输入电压扰动能力及动态性能差等问题。目前常见的解决方案通常有两种：①、借助于变压器：如反激变换器、单端正激变换器、半桥变换器、全桥变换器等，但与Buck变换器相比，不仅拓扑结构复杂，成本较高，变压器漏感还会导致器件应力增加、电磁干扰严重等问题；同时由于隔离型直流-直流变换器能量转换次数多，工作效率也不高。②、利用耦合电感：这类方案相比于隔离型变换器来说具有拓扑结构简单的优点，但由于漏感的存在，同样会导致器件应力大、电磁干扰严重等问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型解决现有非隔离型降压变换器在高降压场合存在降压能力不够，工作效率及功率密度不高等问题，提供一种具备高降压能力的非隔离型直流-直流变换器。

解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种高降压非隔离型DC/DC变换器，包含电感L₁、L₂，二极管D₁、D₂，开关管S_a、S_b和一个降压单元。开关管S_a、S_b的集电极同时接输入电源u_in的正极，其中开关管S_a的发射极接降压单元的第一端口，开关管S_b的发射极接降压单元的第二端口；

降压单元的第三端口和第四端口分别接第一电感L₁一端、第二电感L₂一端，同时在降压单元的第三端口和第一电感L₁的接点处还连接第一二极管D₁的阴极；在降压单元的第四端口和第二电感L₂的接点处还连接第二二极管D₂的阴极；第一电感L₁另一端、第二电感L₂的另一端同时接输出滤波电容C_o的正极，输出滤波电容C_o的负极、第一二极管D₁、以及第二二极管D₂的阳极与输入电源u_in的负极相连。

开关管S_a的栅极接控制器。

所述降压单元由多个子模块组成，其连接顺序是，第一个子模块的第三端口与第二个子模块的第一端口相连，第一个子模块的第四端口与第二个子模块的第二端口相连，依次类推，第n-1个子模块的第三端口与第n个子模块的第一端口相连，第n-1个子模块的第四端口与第n个子模块的二端口相连；同时，第一个子模块的第一端口和第二端口分别作为降压单元的第一端口和第二端口，第n个子模块的第三端口和第四端口分别作为降压单元的第三端口和第四端口。

所述子模块是由两个开关管S₁、S₂和两个电容C₁、C₂构成的四端口拓扑，其中下方电容C₁的一端与下方开关管S₁的发射极相连作为该子模块的第一端口①，电容C₁的另一端与上方开关管S₂集电极相连的节点，作为该子模块的第三端口③，上方电容C₂的一端与上方开关管S₂的发射极相连，作为该子模块的第二端口②，上方电容C₂的另一端与下方开关管S₁的集电极相连，作为该子模块的第四端口④。

所述各功率开关的栅极分别接各自的控制器。

其控制方式为：奇偶次功率开关采用交错控制策略；即序号为奇数的开关和序号为偶数的开关驱动相位之间相差180^o。

相比现有技术，本实用新型一种高降压非隔离型DC/DC变换器，具有如下有益效果：

1）、本实用新型所提降压单元不仅可以实现高降压变换，且降压单元中子模块数可根据实际应用场合的需要进行调节，应用范围广。

2）、开关器件的电压应力低，且所有开关、二极管的电压应力均一致，有利于选择成本低，开关性能好的低耐压开关器件。