[发明专利]一种混合结构LLC电源

说明书

本发明公开了一种混合结构LLC电源，该电源包括输入源、第一功率变换部分和第二功率变换部分；其中第一功率变换部分包含一个级数为n的开关电容型电路，该部分可以为双端口输入、双端口输出的四端口电路或者双端口输入、单端口输出的三端口电路，第二功率变换部分是一个双端口输入、单端口输出的LLC谐振电路。所述电源经过第一功率变换部分和第二功率变换部分两级降压来实现高降压比的直流变换，并由第二功率变换部分提供隔离。由于结合了开关电容拓扑，本发明可根据电压及功率等级灵活拓展，并能降低开关器件耐压，提高效率和功率密度，适用于高压输入低压输出下，高电压变换比且有隔离需求的电源应用。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种混合结构LLC电源。

背景技术

近年来数据中心快速发展，相关用电量也大幅上升，为提升输配电效率，降低传输线传输损耗，48V总线体系已经成为一种新的标准，而数据中心的主要负载为处理器，其供电电压通常在1V左右，如何实现高效率、高降压比和高功率密度的隔离型DC-DC变换，是数据中心供电的难点问题。

文献A 48V-to-1V Buck-Assisted Active-Clamp Forward Converter withReduced Voltage Stress for Datacenter Applications(2020 IEEE EnergyConversion Congress and Exposition(ECCE),2020)提出了一种有源钳位的正激型变换器，通过一级Buck部分以及一级单管正激部分来实现高降压比和高压隔离，但拓扑中开关管承受的最大电压应力仍较高，为输入电压，且变压器原边电压也较高，为实现高降压比，需要增加绕组匝数，增大了变压器体积。

文献48V to 1V voltage regulator module with magnetic integration(20181st Workshop on Wide Bandgap Power Devices and Applications in Asia(WiPDAAsia),2018)使用了全桥LLC变换器，通过对变压器的设计，以减小拓扑中磁性原件部分的体积，但变压器原边侧所有功率开关管的电压应力仍较高，而且原边绕组承受的电压应力也并未减小，仍需要很大的绕组匝数。

为减小开关器件的电压应力并减小变压器体积，文献18.6 A 92.8％-Peak-Efficiency 60A 48V-to-1V 3-Level Half-Bridge DC-DC Converter with BalancedVoltage on a Flying Capacitor(2020 IEEE International Solid-State CircuitsConference-(ISSCC),2020)使用了一个三电平半桥变换器，使变压器原边绕组的电压承受的电压仅为输入电压的四分之一，同时开关管承受的最大电压应力也下降为输入电压的二分之一。但其拓展性较差，且变压器及开关管承受的电压应力仍相对较高，原边功率电流路径阻抗较大，系统效率较低。

发明内容

鉴于上述，为解决现有技术中存在的开关管及变压器原边绕组承受的电压应力高，效率及功率密度低，不便于拓展的问题，本发明提供了一种混合结构LLC电源，该电源由一级可拓展的开关电容部分和一级可拓展的LLC变换部分组成，开关电容部分由传统的Dickson开关电容拓扑变换而来，通过多级电容来降低开关管的电压应力及LLC级的输入电压的幅值，该电源可根据输入电压和功率等级灵活调整开关电容部分的级数和LLC部分的整流模块数，拓展性好，适用于低压中小功率场合下有隔离需求的高电压变换比电源应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种混合结构LLC电源，其包括：

输入源、负载、第一功率变换部分和第二功率变换部分；