一種有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電壓變換技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，目前常用的微型電壓變換器有以下三種:
[0003]如圖1所示，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種傳統(tǒng)的升壓變換器的示意圖。該升壓變換器中的電感Lf起著儲(chǔ)能元件的作用，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，電源向電感Lf充電，電感Lf儲(chǔ)能，而當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)，電源和電感Lf共同向電容充電并向負(fù)載釋放能量，以達(dá)到升高電壓的目的，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最大功率跟蹤。
[0004]如圖2所示，圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的一種反激式變換器的示意圖。該反激式變換器中的變壓器起著儲(chǔ)能元件的作用，可以看作是一對(duì)相互耦合的電感。該反激式變換器的原邊開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，原邊繞組的電流線性增長，電感儲(chǔ)能增加，副邊電路無電流，而當(dāng)原邊開關(guān)關(guān)斷時(shí)，原邊繞組的電流被切斷，變壓器中的磁場能量通過副邊繞組和二極管向輸出端釋放，此時(shí)副邊電路有電流，實(shí)現(xiàn)了能量的傳遞。
[0005]如圖3所示，圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的一種正激式變換器的示意圖。該正激式變換器的工作原理恰好與上述反激式變換器相反，該正激式變換器原邊開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，變壓器的勵(lì)磁電流由零開始，隨著時(shí)間的增加而線性地增加，通過變壓器向副邊傳遞能量，而當(dāng)原邊開關(guān)關(guān)斷時(shí)，原邊繞組的電流線性增加，電感儲(chǔ)能增加，副邊電路無電流。
[0006]上述傳統(tǒng)的升壓變換器具有元器件少、成本低、結(jié)構(gòu)簡單和控制相對(duì)容易的優(yōu)點(diǎn)，但其輸入端與輸出端之間無電氣隔離，安全性能差；而上述反激式變換器和正激式變換器雖然可以實(shí)現(xiàn)輸入端與輸出端之間的電氣隔離，但是反激式變換器只適合較小功率的場合，在實(shí)際中有一定的限制，交錯(cuò)并聯(lián)反激式變換器也才能控制不超過600W的變換器，但其開關(guān)器件多，控制相對(duì)復(fù)雜，正激式變換器適合較大功率的場合，但其控制算法復(fù)雜，且變壓器原邊不易實(shí)現(xiàn)磁復(fù)位，如果要實(shí)現(xiàn)精確控制，就需要較多的開關(guān)器件，且開關(guān)應(yīng)力大，體積大，制造成本尚。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置，能夠使得電壓變換在保證安全性能的前提下，減少開關(guān)數(shù)量，降低開關(guān)應(yīng)力，從而降低裝置的體積，節(jié)約成本。
[0008]本實(shí)用新型提供的一種有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置，包括:
[0009]采集電路，用于采集輸入直流電壓電流信號(hào)和輸出直流電壓信號(hào)；
[0010]控制器，用于對(duì)所述輸入直流電壓電流信號(hào)進(jìn)行最大功率追蹤，形成開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào);
[0011]驅(qū)動(dòng)電路，用于根據(jù)所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制有源箝位升壓電路的主開關(guān)和輔助開關(guān)的開啟或關(guān)閉；
[0012]所述有源箝位升壓電路，用于對(duì)輸入的直流電壓信號(hào)進(jìn)行高邊有源箝位和升壓；
[0013]隔離電路，用于對(duì)經(jīng)過高邊有源箝位和升壓的直流電壓信號(hào)進(jìn)行隔離，輸出升壓后的高頻直流電壓。
[0014]優(yōu)選的，在上述有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置中，所述有源箝位升壓電路包括有源箝位電路和升壓電路。
[0015]優(yōu)選的，在上述有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置中，所述升壓電路包括:
[0016]第一端與輸入電壓的正極連接的第一電感元件；
[0017]第一端與所述輸入電壓的負(fù)極連接的主開關(guān)；
[0018]所述主開關(guān)的第二端和所述第一電感元件的第二端之間連接有諧振電感。
[0019]優(yōu)選的，在上述有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置中，所述有源箝位電路包括:
[0020]第一端與所述第一電感元件的第二端連接的二極管；
[0021]所述二極管的兩端并聯(lián)有第一電容元件；
[0022]第一端與所述主開關(guān)的第二端連接的第二電容元件；
[0023]所述第二電容元件的第二端和所述二極管的第二端之間連接有輔助開關(guān)。
[0024]優(yōu)選的，在上述有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置中，所述隔離電路連接在所述二極管的第二端和所述主開關(guān)的第一端之間。
[0025]優(yōu)選的，在上述有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置中，所述控制器包括STM32核心控制板。
[0026]優(yōu)選的，在上述有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置中，還包括:輔助電源，用于為所述有源箝位升壓電路、所述采集電路、所述控制器和所述驅(qū)動(dòng)電路供電。
[0027]本實(shí)用新型提供的上述有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置，包括:采集電路，用于采集輸入直流電壓電流信號(hào)和輸出直流電壓信號(hào)；控制器，用于對(duì)所述輸入直流電壓電流信號(hào)進(jìn)行最大功率追蹤，形成開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；驅(qū)動(dòng)電路，用于根據(jù)所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制有源箝位升壓電路的主開關(guān)和輔助開關(guān)的開啟或關(guān)閉；所述有源箝位升壓電路，用于對(duì)輸入的直流電壓信號(hào)進(jìn)行高邊有源箝位和升壓；隔離電路，用于對(duì)經(jīng)過高邊有源箝位和升壓的直流電壓信號(hào)進(jìn)行隔離，輸出升壓后的高頻直流電壓。該裝置能夠使得在保證安全的前提下，減少開關(guān)數(shù)量，降低開關(guān)應(yīng)力，從而降低裝置的體積，節(jié)約成本。
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種傳統(tǒng)的升壓變換器的示意圖；
[0030]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的一種反激式變換器的示意圖；
[0031]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的一種正激式變換器的示意圖；
[0032]圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置的示意圖；
[0033]圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置中的有源箝位升壓電路和隔離電路的連接示意圖；
[0034]圖6為有源箝位升壓隔離電路開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的示意圖；
[0035]圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置的硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖8為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置與直流母線連接的示意圖；
[0037]圖9為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置運(yùn)行的主程序流程圖；
[0038]圖10為輸入電壓波形圖；
[0039]圖11為輸入電流波形圖；
[0040]圖12為直流母線串聯(lián)前輸出電壓波形圖；
[0041]圖13為直流母線串聯(lián)后輸出電壓波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0043]本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置如圖4所示，圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置的示意圖。該有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置100包括:
[0044]采集電路110，用于采集輸入直流電壓電流信號(hào)和輸出直流電壓信號(hào)；
[0045]控制器120，用于對(duì)所述輸入直流電壓電流信號(hào)進(jìn)行最大功率追蹤，形成開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào);
[0046]驅(qū)動(dòng)電路130，用于根據(jù)所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制有源箝位升壓電路140的主開關(guān)和輔助開關(guān)的開啟或關(guān)閉；
[0047]所述有源箝位升壓電路140，用于對(duì)輸入的直流電壓信號(hào)進(jìn)行高邊有源箝位和升壓；
[0048]隔離電路150，用于對(duì)經(jīng)過高邊有源箝位和升壓的直流電壓信號(hào)進(jìn)行隔離，輸出升壓后的高頻直流電壓。
[0049]本申請(qǐng)實(shí)施例提供的上述有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置，可應(yīng)用于中小功率的場合，不僅能實(shí)現(xiàn)變換器裝置輸入端與輸出端的電氣隔離，而且體積小、安全性能高、成本也較低，而且控制更為簡單，由于在該變換器裝置的原邊升壓電路加上了有源箝位升壓電路，可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)的軟開關(guān)，降低開關(guān)的開關(guān)損耗，提高變換器裝置的效率。
[0050]在上述有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置中，所述有源箝位升壓電路包括有源箝位電路和升壓電路，用于提高輸出電壓，為了對(duì)電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，請(qǐng)參考圖5，圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的有源箝位升壓隔離串聯(lián)型微型變換器裝置中的有源箝位升壓電路和隔離電路的連接示意圖，其中，所述有源箝位升壓電路140包括有源箝位電路141和升壓電路142，所述升壓電路142包括:
[0051]第一端與輸入電壓的正極連接的第一電感元件Lf;
[0052]第一端與所述輸入電壓的負(fù)極連接的主開關(guān)S1;
[0053]所述主開關(guān)第二端和所述第一電感元件Lf的第二端之間連接有諧振電感Lp
[0054]所述有源箝位電路141包括:
[0055]第一端與所述第一電感元件Lf的第二端連接的二極管VD 1；
[0056]所述二極管VDi的兩端并聯(lián)有第一電容元件；
[0057]第一端與所述主開關(guān)第二端連接的第二電容元件C c；
[0058