多级并联DC-DC变换器.pdf

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1、(19)中华人民共和国政府专利技术局 (12)专利申请权提出申请 (10)提出申请发布号 (43)提出申请发布日 (21)提出注册商标 202010180428.4 (22)提出申请日 2020.03.13 (71)提出申请者 广州第二代积体电路研究所 门牌号 518055 珠海市广州市福田区新开铺大 学城辅仁大街1088号衢州楼 (72)发明者者 王国际交流张国徽 (74)专利权全权机构 上海中尚礼苑专利技术全权 股份有限公司 11226 全权人 刘敦枫 (51)Int.Cl. H02M 3/335(2006.01) (54)发明者中文名称 一类多层逆变器DC-DC切换器 (57)全文 一类多层逆变器DC-DC切换器， 主要包括： 输入电 源， 串连。

2、的第二切换模块， 第二切换模块， 及， 与 第二切换模块及第二切换模块逆变器的第二切换 模块； 所说第二切换模块主要包括PWM电阻， 所说第二 切换模块电阻振幅依照PWM电阻中掌控器充电电阻 确认； 所说第二切换模块主要包括第二半桥LLC耦合 电阻， 所说第二半桥LLC耦合电阻主要包括第二变压 器； 第二切换模块电阻切换率依照所说第二变压 器确认； 所说第二切换模块主要包括第二半桥LLC谐 振电阻， 所说第二半桥LLC耦合电阻主要包括第二变 压器； 第二切换模块电阻切换率依照所说第二变 压器确认。 Alappuzha化解了原有掌控技术的多层DC-DC 切换器工作效率低的掌控技术问题， 同时实现了高切换工作效率， 受控电阻振幅、 受控单个或多增益紧密结合。

3、的输入电 压的掌控技术效用。 正当程序书2页 附件4页 Lembron4页 CN 111404384 A 2020.07.10 CN 111404384 A 1.一类多层逆变器DC-DC切换器， 其特点是， 主要包括： 输入掌控器， 串连的第二切换模块， 第二切换模块， 及， 与第二切换模块及第二切换模块逆变器的第二 切换模块； 所说第二切换模块主要包括PWM电阻， 所说第二切换模块电阻振幅依照PWM电阻中掌控器占 空比确认； 所说第二切换模块主要包括第二半桥LLC耦合电阻， 所说第二半桥LLC耦合电阻主要包括第二变 压器； 第二切换模块电阻切换率依照所说第二断路器确认； 所说第二切换模块主要包括第二半桥LLC耦合电阻， 所说第。

4、二半桥LLC耦合电阻主要包括第二变 压器； 第二切换模块电阻切换率依照所说第二断路器确认。 2.依照正当程序1所说多层逆变器DC-DC切换器， 其特点是， 所说多层逆变器DC-DC切换器 输入电阻V0的计算方法为： V0Vt1+Vt2 Vt1Vinn3 Vt2V2n2 IinI1+I3 其中， Vin为输入掌控器输入电阻， V0为所说多层逆变器DC-DC切换器输入电阻， Vt1为第二变 换模块输入电阻， Vt2为第二切换模块输入电阻， V2为第二切换模块输入电阻， V3为第二切换 模块输入电阻， n2为第二切换模块电阻振幅， n3为第二切换模块电阻振幅， D为第二切换 模块内输入功率掌控器偏压天数， Ii。

5、n为所说输入掌控器的总输入电阻， I1为第二切换模块输入电阻， I3为第二切换模块输入电阻； 通过掌控偏压天数D， 掌控所说多层逆变器DC-DC切换器电阻振幅。 3.依照正当程序1所说多层逆变器DC-DC切换器， 其特点是， 所说第二切换器主要包括串连 的第二输入功率掌控器S11及第二输入功率掌控器S12， 第二电感L1， 第二电感C1； 所说第二电感L1第二端与 所说第二输入功率掌控器S11的源极及所说第二输入功率掌控器S12的汲极相连接， 所说第二电感L1第二端与 所说第二电感C1第二端相连接， 所说第二电感C1第二端与所说第二输入功率掌控器S12的源极相连接。 4.依照正当程序1所说多层逆变器DC-DC切换器， 其特点是， 所说。

6、第二切换模块主要包括串 联的第二输入功率掌控器Sr11及第四输入功率掌控器Sr12， 第二电感Cr1， 及第二断路器T1， 所说第二电感Cr1 第二端与第二输入功率掌控器Sr11的源极及第四输入功率掌控器Sr12的汲极相连接， 所说第二电感Cr2第二端 与所说第二断路器T1相连接。 5.依照正当程序1所说多层逆变器DC-DC切换器， 其特点是， 所说第二切换模块主要包括串 联的第五输入功率掌控器Sr21及第六输入功率掌控器Sr22， 第二电感Cr2， 及第二断路器T2， 所说第二电感Cr2 第二端与第五输入功率掌控器Sr21的源极及第六输入功率掌控器Sr22的汲极相连接， 所说第二电感Cr2第二端 与所说第二断路器T2相连接。 6.依照正当程序4所说多层并。

7、联DC-DC切换器， 其特点是， 所说第二断路器主要包括第二 电感Lr1， 第二励磁电感Lm1， 及第二绕组线圈； 所说第二电感Lr1第二端与所说第二电感Cr1第 二端相连接， 所说第二电感Lr1第二端与所说第二励磁电感Lm1第二端与第二绕组线圈第二端 正当程序书 1/2 页 2 CN 111404384 A 2 相连接， 所说第二励磁电感Lm1与所说第二绕组线圈逆变器； 所说第二励磁电感Lm1为断路器T1等 效到原边的励磁电感。 7.依照正当程序5所说多层逆变器DC-DC切换器， 其特点是， 所说第二断路器主要包括第四 电感Lr2， 第五励磁电感Lm2， 及第二绕组线圈； 所说第四电感Lr2第二端与所说。

8、第二电感Cr2第 二端相连接， 所说第四电感Lr2第二端与所说第五励磁电感Lm2第二端与第二绕组线圈第二端 相连接， 所说第五励磁电感Lm2与所说第二绕组线圈逆变器； 所说第二励磁电感Lm2为断路器T2等 效到原边的励磁电感。 8.依照正当程序1-7所说多层逆变器DC-DC切换器， 其特点是， 通过掌控第二输入功率掌控器 Sr11， 第四输入功率掌控器Sr12， 第五输入功率掌控器Sr21， 第六输入功率掌控器Sr22掌控器同步开断， 掌控第二切换 模块输入电阻与第二切换模块输入电阻增益一致。 9.依照正当程序1-7所说多层逆变器DC-DC切换器， 其特点是， 通过掌控第二输入功率掌控器 S11， 第二输入功率掌控器S12同时实现输入电阻调。

9、节； 通过掌控第二输入功率掌控器Sr11， 第四输入功率掌控器Sr12， 第 五输入功率掌控器Sr21， 第六输入功率掌控器Sr22掌控器增益延迟， 掌控第二切换模块输入电阻与第二切换 模块输入电阻增益， 获得多增益紧密结合的多层逆变器DC-DC切换器输入电阻。 正当程序书 2/2 页 3 CN 111404384 A 3 一类多层逆变器DC-DC切换器 掌控技术领域 0001 Alappuzha涉及断路器领域， 具体涉及一类多层逆变器DC-DC切换器。 背景掌控技术 0002 常规的DC-DC两级切换器， 如图1所示， 通常采用。 一个降压或者升压切换器作为第 一级切换器来使输入电阻Vin稳定到一个常数值V1， 作为下一级切换器的输入电阻。 第二。

10、级 切换器提供隔离核高电阻比例的升压或者降压。 第二级切换器设计成高工作效率但是不能调节 电阻。 在升压应用中， 交错式结构经常用于共享大电阻输入， 如图2所示。 切换器2和3共享大 电阻输入Iin。 切换器3和切换器2的功能是一样的。 在降压应用中， 广泛采用副边逆变器的方 法， 如图3所示。 0003 上述DC-DC两级切换器中， 第二级切换器承受着较大的输入电阻， 导致了较大的功 率损耗和较低的工作效率， 第二级切换器处理全部的输入输入功率Pin， 整个系统的总工作效率为 1 2， 其中， 为总工作工作效率， 1为第二级工作工作效率， 2为第二级工作工作效率。 总体来看， 常规的二 级或多层切换器转化工作效率较低， 在第。

11、一级切换器上的损耗较大。 发明者内容 0004 针对上述本领域中存在的掌控技术问题， Alappuzha提供了一类多层逆变器DC-DC切换器， 包 括： 0005 输入掌控器， 0006 串连的第二切换模块， 第二切换模块， 及， 与第二切换模块及第二切换模块逆变器的 第二切换模块； 0007 所说第二切换模块主要包括PWM电阻， 所说第二切换模块电阻振幅依照PWM电阻中开 关充电电阻确认； 0008 所说第二切换模块主要包括第二半桥LLC耦合电阻， 所说第二半桥LLC耦合电阻主要包括第 一断路器； 第二切换模块电阻切换率依照所说第二断路器确认； 0009 所说第二切换模块主要包括第二半桥LLC耦合电阻， 所说第二半桥LLC耦合电阻。

12、主要包括第 二断路器； 第二切换模块电阻切换率依照所说第二断路器确认。 0010 优选的， 所说多层逆变器DC-DC切换器输入电阻V0的计算方法为： 0011 V0Vt1+Vt2 0012 Vt1Vinn3 0013 Vt2V2n2 0014 0015 IinI1+I3 0016 其中， Vin为输入掌控器输入电阻， V0为所说多层逆变器DC-DC切换器输入电阻， Vt1为第 二切换模块输入电阻， Vt2为第二切换模块输入电阻， V2为第二切换模块输入电阻， V3为第二 附件 1/4 页 4 CN 111404384 A 4 切换模块输入电阻， n2为第二切换模块电阻振幅， n3为第二切换模块电阻变。

13、化率， D为第二 切换模块内输入功率掌控器偏压天数， Iin为所说输入掌控器的总输入电阻， I1为第二切换模块输入 电阻， I3为第二切换模块输入电阻； 0017 通过掌控偏压天数D， 掌控所说多层逆变器DC-DC切换器电阻振幅。 0018 优选的， 所说第二切换器主要包括串连的第二输入功率掌控器S11及第二输入功率掌控器S12， 第二电 感L1， 第二电感C1； 所说第二电感L1第二端与所说第二输入功率掌控器S11的源极及所说第二输入功率开 关S12的汲极相连接， 所说第二电感L1第二端与所说第二电感C1第二端相连接， 所说第二电感C1第 二端与所说第二输入功率掌控器S12的源极相连接。 0019 优选的， 所说第二切换模块主要包括串连的第。

14、三输入功率掌控器Sr11及第四输入功率掌控器Sr12， 第 二电感Gri， 及第二断路器T1， 所说第二电感Cr1第二端与第二输入功率掌控器Sr11的源极及第四输入功率 掌控器Sr12的汲极相连接， 所说第二电感Cr2第二端与所说第二断路器T1相连接。 0020 优选的， 所说第二切换模块主要包括串连的第五输入功率掌控器Sr21及第六输入功率掌控器Sr22， 第 三电感Cr2， 及第二断路器T2， 所说第二电感Cr2第二端与第五输入功率掌控器Sr21的源极及第六输入功率 掌控器Sr22的汲极相连接， 所说第二电感Cr2第二端与所说第二断路器T2相连接 0021 优选的， 所说第二断路器主要包括第二电感Lr1， 第二励磁电感Lm1， 及第二绕组线圈； 所 述。

15、第二电感Lr1第二端与所说第二电感Cr1第二端相连接， 所说第二电感Lr1第二端与所说第二 励磁电感Lm1第二端与第二绕组线圈第二端相连接， 所说第二励磁电感Lm1与所说第二绕组线 圈逆变器； 所说第二励磁电感Lm1为断路器T1等效到原边的励磁电感。 0022 优选的， 所说第二断路器主要包括第四电感Lr2， 第五励磁电感Lm2， 及第二绕组线圈； 所 述第四电感Lr2第二端与所说第二电感Cr2第二端相连接， 所说第四电感Lr2第二端与所说第五 励磁电感Lm2第二端与第二绕组线圈第二端相连接， 所说第五励磁电感Lm2与所说第二绕组线 圈逆变器； 所说第二励磁电感Lm2为断路器T2等效到原边的励磁电感。 002。

16、3 优选的， 第二输入功率掌控器Sr11， 第四输入功率掌控器Sr12， 第五输入功率掌控器Sr21， 第六输入功率掌控器 Sr22掌控器同步开断， 掌控第二切换模块输入电阻与第二切换模块输入电阻增益一致。 0024 优选的， 通过掌控第二输入功率掌控器S11，第二输入功率掌控器S12同时实现输入电阻调节； 通过掌控 第二输入功率掌控器Sr11， 第四输入功率掌控器Sr12， 第五输入功率掌控器Sr21， 第六输入功率掌控器Sr22掌控器增益延迟， 掌控第二切换模块输入电阻与第二切换模块输入电阻增益， 获得多增益紧密结合的多层逆变器 DC-DC切换器输入电阻。 0025 Alappuzha通过采用多个切换器共享输入掌控器的输入输入功率， 提高了切换器的工作效率； 此 外， Alappuzha通过掌控。

17、以逆变器的多个以断路器为核心的切换器的输入功率掌控器的频率， 受控电阻 振幅、 受控单个或多增益紧密结合的输入电阻的掌控技术效用。 Lembron说明 0026 图1为原有掌控技术的DC-DC切换器； 0027 图2为原有掌控技术的DC-DC切换器； 0028 图3为原有掌控技术的DC-DC切换器； 0029 图4为实施例一提供的二级DC-DC切换器； 0030 图5为实施例一提供的二级DC-DC切换器在400V和600V输入电阻时的参数图。 附件 2/4 页 5 CN 111404384 A 5 具体实施方式 0031 下面紧密结合Alappuzha实施例中的Lembron， 对Alappuzha实施例中的掌控技术方案进行清楚、 完整 地描述， 显然， 所描述的实施例。

18、仅是Alappuzha一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发 明中的实施例， 本领域普通掌控技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施 例， 都属于Alappuzha保护范围。 0032 实施例一 0033 本实施例提供一类二级逆变器DC-DC切换器， 如图4-5所示， 主要包括 0034 串连的第二切换模块， 第二切换模块， 及， 与第二切换模块及第二切换模块逆变器的 第二切换模块； 所说第二切换模块用于依照充电电阻确认电阻振幅； 所说第二切换模块及 第二切换模块用于依照断路器确认电阻振幅。 0035 第二切换模块主要包括PWM电阻， 可以是boost电阻， buck电阻， boost-buck电阻， 在本 。

19、实施例中， 具体主要包括： 串连的第二输入功率掌控器S11及第二输入功率掌控器S12， 第二电感L1， 第二电感C1； 所说第二电感L1第二端与所说第二输入功率掌控器S11的源极及所说第二输入功率掌控器S12的汲极相连接， 所说第二电感L1第二端与所说第二电感C1第二端相连接， 所说第二电感C1第二端与所说第二 输入功率掌控器S12的源极相连接。 0036 第二切换模块主要包括： 串连的第五输入功率掌控器Sr21及第六输入功率掌控器Sr22， 第二电感Cr2， 及 第二断路器T2， 所说第二电感Cr2第二端与第五输入功率掌控器Sr21的源极及第六输入功率掌控器Sr22的漏 极相连接， 所说第二电感Cr2第二端与所说第二断路器T2相连接； 第二断路器主要包括第四电感Lr。

20、2， 第 五励磁电感Lm2， 及第二绕组线圈； 所说第四电感Lr2第二端与所说第二电感Cr2第二端相连接， 所说第四电感Lr2第二端与所说第五励磁电感Lm2第二端与第二绕组线圈第二端相连接， 所说 第五励磁电感Lm2与所说第二绕组线圈逆变器； 所说第二励磁电感Lm2为断路器T2等效到原边 的励磁电感。 0037 第二切换模块主要包括： 串连的第二输入功率掌控器Sr11及第四输入功率掌控器Sr12， 第二电感Cr1， 及 第二断路器T1， 所说第二电感Cr1第二端与第二输入功率掌控器Sr11的源极及第四输入功率掌控器Sr12的漏 极相连接， 所说第二电感Cr2第二端与所说第二断路器T1相连接， 所说第二断路器主要包括第二电感 Lr1， 。

21、第二励磁电感Lm1， 及第二绕组线圈； 所说第二电感Lr1第二端与所说第二电感Cr1第二端 相连接， 所说第二电感Lr1第二端与所说第二励磁电感Lm1第二端与第二绕组线圈第二端相连接， 所说第二励磁电感Lm1与所说第二绕组线圈逆变器； 所说第二励磁电感Lm1为断路器T1等效到 原边的励磁电感。 0038 多层逆变器DC-DC切换器输入电阻V0的计算方法为： 0039 V0Vt1+Vt2 0040 Vt1Vinn3 0041 Vt2V2n2 0042 0043 IinI1+I3 0044 其中， Vin为输入掌控器输入电阻， V0为所说多层逆变器DC-DC切换器输入电阻， Vt1为第 二切换模块输入电阻， 。

22、Vt2为第二切换模块输入电阻， V2为第二切换模块输入电阻， V3为第二 切换模块输入电阻， n2为第二切换模块电阻振幅， n3为第二切换模块电阻振幅， D为第二 附件 3/4 页 6 CN 111404384 A 6 切换模块内输入功率掌控器偏压天数， Iin为所说输入掌控器的总输入电阻， I1为第二切换模块输入 电阻， I3为第二切换模块输入电阻。 0045 通过掌控偏压天数D， 掌控所说多层逆变器DC-DC切换器电阻振幅； 通过掌控第二 输入功率掌控器Sr11， 第四输入功率掌控器Sr12， 第五输入功率掌控器Sr21， 第六输入功率掌控器Sr22掌控器同步开断， 掌控 第二切换模块输入电阻与第二切换模块输入电阻相。

23、位一致； 通过掌控第二输入功率掌控器S11， 第 二输入功率掌控器S12同时实现输入电阻调节； 通过掌控第二输入功率掌控器Sr11， 第四输入功率掌控器Sr12， 第五输入功率 掌控器Sr21， 第六输入功率掌控器Sr22掌控器增益延迟， 掌控第二切换模块输入电阻与第二切换模块输 出电阻增益， 获得多增益紧密结合的多层逆变器DC-DC切换器输入电阻。 0046 本实施例提供的多层逆变器DC-DC切换器输入电阻， 与将输入输入功率直接连接到第二 级切换器不同， 输入输入功率被断路器TI和断路器T2共享， 当输入电阻变化时， Vt1随之变化， 同 时Vt2被调节使得V0Vt1+Vt2为常数。 此时， 整个系统的总工作效率 为： 0047 (Vt13+Vt21。

24、2)/Vo 0048 其中， 为总工作效率， 1为第二切换模块工作效率， 2为第二模块工作效率， 3为第二切换模块 工作效率。 0049 本实施例提供的多层逆变器DC-DC切换器输入电阻可同时实现多输入的掌控技术效用， 如图5 所示， 为输入电阻为400V和600V的各级电阻、 充电电阻， 振幅参数。 本实施例可通过调整占 空比的方式获得多种不同输入电阻的组合， 所说多种不同输入电阻可以是同增益的输入电 压， 也可以是多增益紧密结合的输入电阻， 以满足不同输入电阻需求。 0050 以上所说的具体实施例， 对Alappuzha的目的， 掌控技术方案和有益效用进行了进一步详 细说明， 所应理解的是， 以上所说仅为Alappuzha的具体实施例， 并不用于限定Alappuzha的保护范 围， 凡在Alappuzha的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在Alappuzha 的保护范围之内。 附件 4/4 页 7 CN 111404384 A 7 图1 附件Lembron 1/4 页 8 CN 111404384 A 8 图2 附件Lembron 2/4 页 9 CN 111404384 A 9 图3 图4 附件Lembron 3/4 页 10 CN 111404384 A 10 图5 附件Lembron 4/4 页 11 CN 111404384 A 11 。