开关DC－DC变流器

摘要

由于新磁路结构以及具有特殊性质的新型变流器电路配置而同时具有超高效率和非常小的体积的软开关DC-DC变流器。独特的磁性元件设计也提供了几倍于额定负载电流的过载电流能力。尽管其简单实现只需要正确的开关器件驱动定时，但独特的软开关几乎完全消除了整个工作范围上的开关损耗。这又使得能够工作在更高的开关频率上，进一步减小体积和重量。

主权项

1.一种变流器，用于从连接在输入端和共用输入端之间的DC电压源提供电源给连接在输出端和共用输出端之间的DC负载，该变流器包括：一个输入电感器绕组、一个中间电感器绕组和一个输出电感器绕组，放置在一个共用磁芯上形成了一个DC变压器，每个绕组有一个同名端和另一个异名端，藉此加在该中间电感器上的AC电压在输入和输出电感器绕组中感应出AC电压，这样施加的AC电压和感应的AC电压在输入、输出和中间电感器绕组的同名端同相；该输入电感器绕组在其同名端与输入端连接，形成DC变压器的输入绕组；该输出电感器绕组在其同名端与输出端连接，形成DC变压器的输出绕组；该中间电感器绕组在其同名端与共用输入端和共用输出端连接，形成DC变压器的中间绕组；一个输入电容，一端与输入电感器绕组的异名端连接，输入电容的另一端与中间电感器绕组的异名端连接；一个输入开关，一端与共用输入端连接，另一端与输入电感器绕组的异名端连接；一个输出开关，一端与共用输出端连接，另一端与输出电感器绕组的异名端连接；一个互补输出开关，一端与输出电感器绕组的异名端连接，该互补输出开关的另一端与中间电感器绕组的异名端连接；一个支路，包括一个互补输入开关和一个辅助电容，该互补输入开关的一端与辅助电容的一端连接，而互补输入开关的另一端与辅助电容的另一端构成该支路的端点；开关装置，使输入开关和输出开关在时间间隔DTs的持续时间内保持闭合，使互补输入开关和互补输出开关在互补时间间隔D’Ts的持续时间内保持闭合，其中D是一个完整且受控的开关工作周期Ts中的负荷比，D’是互补负荷比；用于将支路的端点与变流器连接的装置，藉此在互补时间间隔D’Ts期间流经该支路的电流等于流入输入电感器绕组同名端的输入电感器电流与流入中间电感器绕组同名端的中间电感器电流的和减去流出输出电感器绕组同名端的输出电感器电流；其中输入开关、互补输入开关和互补输出开关是半导体电流双向开关器件，能够在ON状态期间传导两个方向的电流，在OFF状态期间维持一个方向的电压；其中输出开关是半导体电压双向开关器件，能够在ON状态期间传导电流，在OFF状态期间维持两个方向的电压；其中半导体开关器件在高开关频率指向ON和OFF；其中变流器的DC-DC电压转换比与负荷比D成线性关系；其中对于从0到1的负荷比D，输入电感器绕组中的DC电流和中间电感器绕组中的DC电流都流入各自绕组的同名端，而输出电感器绕组中的DC电流流出输出电感器绕组的同名端；其中对于从0到1的负荷比D，输入电感器绕组和中间电感器绕组的DC电流的和等于输出电感器绕组DC电流的幅度；其中DC变压器包括匝数相等的输入、输出和中间电感器绕组，在负荷比D，输入电感器绕组和中间电感器绕组的DC安培匝数为正，产生相加的正DC磁通，而输出电感器绕组的DC安培匝数为负，产生负的DC磁通，使共用磁芯中的净DC磁通为零；其中共用磁芯没有气隙。