[发明专利]绝缘型直流电/直流电转换器

说明书

本发明涉及一种绝缘型直流电/直流电转换器，包括：磁性组件，具有由电绝缘势垒分隔开的初级部分和次级部分；断路器，连接到磁性组件的初级部分，从而允许磁性组件将能量从初级部分转移到次级部分并将能量存储在初级部分的电平处；且其中磁性组件的次级部分包括第一臂和第二臂，每一个臂包括串联的第一断路器、次级部分以及第二断路器；第一臂的次级部分的中间点连接到第二臂的次级部分的中间点。

技术领域

本发明涉及一种绝缘型DC/DC转换器。

背景技术

绝缘型直流电/直流电(direct current/direct current；DC/DC)转换器可具有允许在电压转换期间通过切换来降低损耗的零电压切换(zero voltage switching；ZVS)或零电流切换(zero current switching；ZCS)。因此，这些转换器在能量资源受限的汽车应用中特别有优势。在车辆中，电压转换器可用以适配车辆的数个电网络之间的电压电平，或用以转换能量源与嵌入车辆中的电消耗器之间的电压。

从专利US5754413中已知图1中示出的绝缘型DC/DC转换器。转换器包括两个开关Q1、开关Q2，所述两个开关在其中点处连接到包括两个串联变压器T1、变压器T2的区段。转换器布置成半桥式。开关Q1、开关Q2控制通过变压器T1、变压器T2的能量传输，以使得转换器的输入电压Ue转换成输出电压Uout。连接到变压器的次级部分的二极管D1、二极管D2允许对输出信号进行整流。通过控制开关的阿尔法工作循环来获得输出电压Uout。在运行周期的第一部分内，第一开关QA1闭合且第二开关QA2断开；二极管D2阻断而二极管D1导通。在运行周期的第二部分内，第一开关QA1断开且第二开关QA2闭合；二极管D1阻断而二极管D1导通。

在运行周期的每一部分内，阻断的二极管经历电压降。然而，并不确保这个电压降在每一部分都相等。因此，来自整流器级的二极管可比另一个二极管经受更显著的电压降，这可导致两个二极管的尺寸过大以确定每一个二极管都可保持电压降。二极管D1、二极管D2可由例如MOSFET的开关来替代，可同步控制所述开关以减小电压降。电压降上的这种不平衡限制具有更显著阻断电压但具有格外增大的传导电阻的相关开关的选择。

因此，绝缘型DC/DC转换器合乎需要，所述绝缘型DC/DC转换器包括磁性组件从而允许将能量从初级部分转移到次级部分并将能量存储在初级部分处，且其中相对于现有技术，减小整流器级的整流器组件所经受的电压降。

发明内容

为这个目的，提出一种绝缘型DC/DC转换器，包括：

-磁性组件，具有由电绝缘势垒分隔开的初级部分和次级部分；

-开关，称为初级侧开关，连接到磁性组件的初级部分以使得在调制周期上的工作循环下初级侧开关的切换允许磁性组件将能量从初级部分转移到次级部分并将能量存储在初级部分处，以将绝缘型DC/DC转换器的输入电压转换成输出电压；且

其中磁性组件的次级部分包括第一臂和第二臂，每一个臂包括串联的第一断路器、次级部分以及第二开关；第一臂的次级部分(称为第一次级部分)的中间点连接到第二臂的次级部分(称为第二次级部分)的中间点。

具体地说，磁性组件允许将能量从初级部分转移到次级部分而(换句话说，同时)将能量存储在初级部分处。

相对于现有技术，电压降分布在两个开关上而非一个单个断路器上。绝缘型DC/DC转换器的次级部分中的开关所经历的电压降是现有技术的转换器中的电压降的一半高，这降低了次级部分的开关所必需的阻挡电压并因此降低了所述开关的传导电阻。因此，相对于现有技术，次级部分中的传导损耗减少。开关允许控制次级部分中循环的电流。通过连接次级部分的中间点，确保当臂的开关断开时，这个臂的中间点处的电势由另一个臂的中间点来赋予。因此，可控制所考虑的臂的中间点与臂的末端之间的电压，且因此可控制断开开关的端子处的电压。