[发明专利]隔离直流/直流转换器及电压转换方法

说明书

本发明涉及一种隔离直流/直流转换器及电压转换方法。隔离直流/直流转换器包括：第一分支，包括串联连接的开关；第二分支，包括电感，电感具有第一端子及第二端子，第一端子连接至分支的中点，第二端子连接至隔离直流/直流转换器的输入；电容器，连接在第一分支的端部端子之间；第三分支，连接至第一分支的中点且包括磁性组件，磁性组件具有通过电隔离隔板分隔开的一次电路与二次电路，所述磁性组件被配置成当隔离直流/直流转换器的输入电压被转换成输出电压时，磁性组件用作从一次电路至二次电路的变压器且在一次电路中用作存储电力的阻抗。

技术领域

本发明涉及一种隔离直流/直流转换器以及一种使用根据本发明的所述转换器实施的电压转换方法。

背景技术

隔离DC/DC(直流/直流)转换器可执行零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS)，以便能够通过在电压转换期间进行开关来减少损耗。这些转换器因此在其中能量资源有限的汽车应用中特别有利。在交通工具中，可使用电压转换器在交通工具的若干电气网络之间修改电压电平或在能量来源与交通工具所搭载的耗电体之间进行电压转换。

一种隔离直流/直流转换器公开在专利US5754413中且示于图1中。此转换器包括两个开关Q1、Q2，这两个开关Q1、Q2在其中点处连接至包括两个串联连接变压器的分支。所述转换器被排列成半桥(half-bridge)形式。开关对通过变压器进行的能量传输进行控制以实现将来自转换器的输入电压转换成输出电压。连接至变压器的二次绕组的二极管能够对输出信号进行整流。通过对开关的循环比进行控制来获得输出电压。图2示出表示现有技术隔离直流/直流转换器的增益G随隔离直流/直流转换器的循环比α而变化的曲线图。增益G对应于隔离直流/直流转换器的输出电压对隔离直流/直流转换器的输入电压的比率。通过改变所述循环比以达到输出电压目标值，对转换器增益进行调整以达到输出电压目标值。具体来说，当隔离直流/直流转换器的输入电压变化时，已知会使隔离直流/直流转换器的循环比变化来调节其输出电压，换句话说，以将其输出电压维持为期望值。

然而，整流二极管的电压应力依赖于转换器开关的循环比。此应力在循环比接近于0％或100％时可变得显著。为了限制整流二极管的电压应力，对所述两个变压器分别提供不同的变压比。但此会使转换器的设计复杂化，因为变压器不可能为相同的且二次绕组中的电流具有不连续性。

此外，当以可变循环比来工作时，输出电流纹波可急剧变化，从而导致转换器的效率变化。为了维持高效率运行，循环比必须变化非常小。现在，图2中所示的曲线的形状为抛物线型，因而为了获得增益变化，必须使隔离直流/直流转换器的循环比α显著地变化。另一方面，在交通工具中，能量来源(例如电池)的电压可随着可供利用的能量而显著地变化。转换器的输入处的此种变化会涉及到使增益变化，且因此循环比会对应地变化，此限制了隔离直流/直流转换器在交通工具中的使用。

因此需要一种解决方案来改善隔离直流/直流转换器的性能以使其能够在机动车中使用。

发明内容

为了解决这个问题，本发明涉及一种隔离直流/直流转换器，所述隔离直流/直流转换器包括：

第一分支，包括串联连接的开关；

第二分支，包括电感，所述电感具有第一端子及第二端子，所述第一端子连接在所述分支的中点处，所述第二端子连接至所述隔离直流/直流转换器的输入；

电容器，连接在所述第一分支的端部端子之间；

第三分支，连接在所述第一分支的所述中点处，包括磁性组件，所述磁性组件具有通过电隔离隔板分隔开的一次电路与二次电路，所述磁性组件被配置成当所述隔离直流/直流转换器的输入电压被转换成输出电压时，所述磁性组件用作从所述一次电路至所述二次电路的变压器且在所述一次电路中用作存储电力的阻抗。