[发明专利]基频-倍频双工作模态CLCL谐振式DC/DC变换器

说明书

基频‑倍频双工作模态CLCL谐振式DC/DC变换器，属于DC/DC变换技术领域，解决了现有CLCL半桥高阶谐振式DC/DC变换器的输入电压范围较窄的问题。所述变换器：直流电压变换单元与直流电源相连，用于在所述变换器工作于基频模态时生成第一方波电压信号，以及在所述变换器工作于倍频模态时生成第二方波电压信号。两个方波电压信号的频率相等且占空比均为0.5，第二方波电压信号幅值为第一方波电压信号幅值的一半。CLCL谐振单元的电压输入侧和电压输出侧分别与直流电压变换单元的电压输出侧和变压器原边绕组级联。变压器副边绕组输出的交流电压信号在依次经整流单元的整流和滤波单元的滤波后加载在负载的两端。

技术领域

本发明涉及一种DC/DC变换器，属于DC/DC变换技术领域。

背景技术

现有的高频DC/DC变换器通常采用串并联谐振的方式来实现软开关的工作状态，以减小开关损耗，提升自身的工作效率。CLCL半桥高阶谐振式DC/DC变换器是一种新兴的高频DC/DC变换器。在一定的频率范围内，改变CLCL半桥高阶谐振式DC/DC变换器的开关频率，可以使其软开关状态不受影响，同时获得不同的增益。因此，CLCL半桥高阶谐振式DC/DC变换器能够在输入电压或者负载发生变化时，保证输出电压具有稳定状态和较高的转换效率。目前，CLCL半桥高阶谐振式DC/DC变换器低开关损耗、高效率等优势已开始逐步应用在LED照明、电动汽车充电等领域。

然而，CLCL半桥高阶谐振式DC/DC变换器却存在一个明显的缺点，即调频范围有限。当输入电压变化范围较大时，为了在不同输入电压场合下实现稳定的电压输出，过量调频会使CLCL半桥高阶谐振式DC/DC变换器难以维持软开关工作状态，进而导致CLCL半桥高阶谐振式DC/DC变换器的工作效率严重下降。因此，为了保证工作效率，现有的CLCL半桥高阶谐振式DC/DC变换器很难在较宽的输入电压范围内保证输出电压的恒定。

发明内容

本发明为解决现有CLCL半桥高阶谐振式DC/DC变换器的输入电压范围较窄的问题，提出了一种基频-倍频双工作模态CLCL谐振式DC/DC变换器。

本发明所述的基频-倍频双工作模态CLCL谐振式DC/DC变换器包括直流电压变换单元、CLCL谐振单元、变压器、整流单元和滤波单元；

直流电压变换单元用于在所述DC/DC变换器工作于基频模态时，将直流电源输出的直流电压信号转换为第一方波电压信号，以及在所述DC/DC变换器工作于倍频模态时，将直流电源输出的直流电压信号转换为第二方波电压信号；

第一方波电压信号和第二方波电压信号的占空比均为0.5，第一方波电压信号与第二方波电压信号的频率相等，第二方波电压信号的幅值为第一方波电压信号的幅值的一半；

直流电压变换单元的方波电压信号输出侧与CLCL谐振单元的方波电压信号输入侧级联，CLCL谐振单元的交流电压信号输出侧与变压器的原边绕组级联；

整流单元用于将变压器的副边绕组输出的交流电压信号转换为直流电压信号，该直流电压信号经滤波单元的滤波后加载在负载的两端。

作为优选的是，直流电压变换单元包括电容C1、电容C2和开关管S1～开关管S4；

开关管S1～开关管S4依次串联，电容C1与串联后的开关管S1和开关管S2并联，电容C2与串联后的开关管S3和开关管S4并联；

开关管S1与电容C1的公共端与直流电源的正极相连，开关管S4与电容C2的公共端与直流电源的负极相连；

开关管S1和开关管S2的公共端与开关管S3和开关管S4的公共端之间的电压信号为直流电压变换单元转换的方波电压信号。

作为优选的是，CLCL谐振单元包括电感L1、电感L2、电感L3、电容C3和电容C4；