一种宽增益变换器

技术领域

本发明涉及增益电路技术领域，尤其是一种宽增益变换器。

背景技术

随着工业的发展，大量的宽输入宽输出电源需求越来越大，常用拓扑包括移相全桥、硬开关全桥拓扑或者LLC和buck/boost两级级联的结构，前两者虽然可以实现宽范围的输入和宽范围的输出，但是效率低，开关频率低，难以实现高功率密度，限制了其应用范围；而后者采用两级级联的结构，LLC工作在准谐振点，具有较高效率，buck/boost调压达到宽范围的输入和宽范围的输出，但是成本增加了，控制也变复杂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种宽增益变换器。

本发明的技术方案为：一种宽增益变换器，包括第一电路单元、第二电路单元、第三电路单元和第四电路单元、以及第五电路单元和第六电路单元。

所述的第一电路单元包括输入电源DC、二极管D1、开关管Q0、以及电感L1，所述的二极管D1的阴极电连接输入电源DC的正极，所述的开关管Q0设置在二极管D1和输入电源DC之间，所述的输入电源DC的两端还连接有电容C1和C2；所述的电感L1的一端与二极管D1的正极连接；所述电感L1的另一端与电容C1的负极连接。

所述的第二电路单元包括第一整流半桥和第二整流半桥，所述的第一整流半桥和第二整流半桥并联连接在输入电源DC的正极与C1的负极上；且所述的第一整流半桥和第二整流半桥的中节点电连接第一LC网络电路。

所述的第三电路单元为第一LC谐振网络，所述的第一LC谐振网络与第四电路单元电连接，所述的第四电路单元与第五电路单元电连接，所述的第五电路单元与第六电路单元电连接；

所述的第四电路单元为变比为N的变压器，所述的第五电路单元为第二LC谐振网络；

所述的第六电路单元包括第一逆变半桥和第二逆变半桥，所述的第一逆变半桥和第二逆变半桥并联连接，所述的第一逆变半桥和第二逆变半桥分别与第二LC谐振网络的两端连接。

作为优选的，所述的第一整流半桥包括串联连接的开关管Q1和开关管Q2；所述的第二整流半桥包括开关管Q3、开关管Q4，所述的开关管Q3、开关管Q4串联连接。

作为优选的，所述的第一整流半桥包括串联连接的开关管Q1和开关管Q2；所述的第二整流半桥包括串联连接的电容C

作为优选的，所述的第一整流半桥包括串联连接的开关管Q1和开关管Q2；所述的第二整流半桥包括电容C

作为优选的，所述的第一逆变半桥和第二逆变半桥一侧还并联连接有电容C3。

作为优选的，所述的第一逆变半桥包括串联连接的开关管Q5、开关管Q6，所述的第二逆变半桥包括串联连接的开关管Q7、开关管Q8。

作为优选的，所述的第一逆变半桥包括串联连接的开关管Q5、开关管Q6，所述的第二逆变半桥包括串联连接的电容C

作为优选的，

作为优选的，所述的第一LC谐振网络和第二LC谐振网络均包括相应的电容Cr和电感Lr。

作为优选的，所述的第一LC谐振网络和第二LC谐振网络均包括两个电感Lr和一个电容Cr，且所述的第一LC网络的电容Cr与第一LC网络的其中一个电感Lr串连连接，第一LC网络的另一个电感Lr与第一LC网络输入并联连接；

所述的第二LC网络的电容Cr与第二LC网络的其中一个电感Lr串连连接，第二LC网络的另一个电感Lr与第二LC网络输出并联连接。

所述的开关管Q0的占空比D为0～100％，控制Q0的占空比D，达到控制电容C1的电压，改变输入电源到负载端的增益，

其中，电容C1的电压U

其中，所述电容C2的电压U

其中，U

本发明的有益效果为：

1、本发明通过匹配不同的C1和C2电压，达到宽范围增益，同时总体电路的效率也比较高；

2、本发明的每一半桥的上下开关管不同时导通，在不考虑死区时间，导通和关断占空比为50％；每一半桥在变频或者变占空比或者移相工作，改变输入电源到负载端的增益；

3、本发明通过控制控制Q0的占空比，达到控制电容C1的电压，改变输入电源到负载端的增益；本发明的效率提高了20-30％；

4、与现有技术的两级LLC和buck/boost相比，本发明的第一电路单元的功率远小于buck/boost电路，器件成本减小50％以上，体积也减小50％以上。

附图说明

图1为本发明的结构框架图；

图2为本发明第二电路单元的另一电路图一；

图3为本发明第二电路单元的另一电路图二；

图4为本发明LC谐振网络的电路图一；

图5为本发明LC谐振网络的电路图二；

图6为本发明第六电路单元的另一电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本实施例提供一种宽增益变换器，包括依次连接的第一电路单元、第二电路单元、第三电路单元和第四电路单元、以及第五电路单元和第六电路单元。其中，所述的第三电路单元为第一LC谐振网络，所述的第四电路单元为变比为N的变压器，所述的第五电路单元为第二LC谐振网络。

作为本实施例优选的，如图1所示，所述的第一电路单元包括输入电源DC、二极管D1、开关管Q0、以及电感L1，所述的二极管D1的阴极电连接输入电源DC的正极，所述的开关管Q0设置在二极管D1和输入电源DC之间，所述的输入电源DC的两端还连接有电容C1和C2；所述的电感L1的一端与二极管D1的正极连接；所述电感L1的另一端与电容C1的负极连接。

作为本实施例优选的，如图1所示，所述的第二电路单元包括第一整流半桥和第二整流半桥，所述的第一整流半桥和第二整流半桥并联连接在输入电源DC的正极与C1的负极上；且所述的第一整流半桥和第二整流半桥的中节点电连接第一LC网络电路。

本实施例中，如图1所示，所述的第一整流半桥包括串联连接的开关管Q1和开关管Q2；所述的第二整流半桥包括开关管Q3、开关管Q4，所述的开关管Q3、开关管Q4串联连接。

本实施例还提供另一种第二电路单元的电路，如图2所示，所述的第一整流半桥包括串联连接的开关管Q1和开关管Q2；所述的第二整流半桥包括串联连接的电容C

本实施例还提供另一种第二电路单元的电路，如图3所示，所述的第一整流半桥包括串联连接的开关管Q1和开关管Q2；所述的第二整流半桥包括电容C

作为本实施例优选的，如图4所示，所述的第一LC谐振网络和第二LC谐振网络均包括相应的电容Cr和电感Lr。

作为本实施例优选的，如图5所示，所述的第一LC谐振网络和第二LC谐振网络均包括两个电感Lr和一个电容Cr，且所述的第一LC网络的电容Cr与第一LC网络的其中一个电感Lr串连连接，第一LC网络的另一个电感Lr与第一LC网络输入并联连接；

所述的第二LC网络的电容Cr与第二LC网络的其中一个电感Lr串连连接，第二LC网络的另一个电感Lr与第二LC网络输出并联连接。

作为本实施例优选的，如图1所示，所述的第六电路单元包括第一逆变半桥和第二逆变半桥，所述的第一逆变半桥和第二逆变半桥并联连接，所述的第一逆变半桥和第二逆变半桥分别与第二LC谐振网络的两端连接。

作为本实施例优选的，如图1所示，所述的第一逆变半桥包括串联连接的开关管Q5、开关管Q6，所述的第二逆变半桥包括串联连接的开关管Q7、开关管Q8；所述的第一逆变半桥和第二逆变半桥一侧还并联连接有电容C3。

作为本实施例优选的，如图6所示，所述的第一逆变半桥包括串联连接的开关管Q5、开关管Q6，所述的第二逆变半桥包括串联连接的电容C

本实施例中，所述的第一整流半桥和第二整流半桥、以及第一逆变半桥和第二逆变半桥的上下开关管不同时导通，在不考虑死区时间，导通和关断占空比为50％；每一个半桥在变频或者变占空比或者移相工作，改变输入电源DC到负载端的增益；所述的开关管Q0的占空比D为0～100％，控制Q0的占空比D，达到控制电容C1的电压，改变输入电源到负载端的增益，

其中，电容C1的电压U

其中，所述电容C2的电压U

其中，U

例如，本实施例中，在额定输出电压500V情况下，第二电路单元到第六电路单元的输出功率为10kw，损耗为250W，效率为97.56％；第一电路单元的输出功率为：

10kw*U

损耗为166.7W，效率为92.3％,总的损耗为416.7W，总的效率为96％。

而在输出电压为400V情况下，第二电路单元到第六电路单元的输出功率为4.166kw，损耗为129W，效率为97.0％；第一电路单元的输出功率为

4.166kw*U

损耗为184.5W，效率为91.8％,总的损耗为313.5W，总的效率为93％。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。