本發(fā)明涉及dc-dc轉(zhuǎn)換器。更具體地，本發(fā)明涉及提供是輸入電壓的四分之一的輸出電壓的混合開關電容器(hsc)轉(zhuǎn)換器。

背景技術：

1、已知使用兩級轉(zhuǎn)換，其中，第一級是llc諧振轉(zhuǎn)換器，并且第二級是負載點(pol)轉(zhuǎn)換器。llc諧振轉(zhuǎn)換器用作中間總線轉(zhuǎn)換器，在該轉(zhuǎn)換器中，在初級側(cè)或高電壓(hv)側(cè)具有零電壓開關(zvs)，并且在次級側(cè)或低電壓(lv)側(cè)具有零電流開關(zcs)。如果不需要隔離，則第一級可以是非調(diào)節(jié)零電壓開關的開關電容器轉(zhuǎn)換器。

2、為了減小轉(zhuǎn)換器的占用空間，在第一級和第二級中需要高開關頻率操作。然而，高頻操作，特別是在第一級(即，1mhz至2mhz)上的操作，會導致更高的損耗(即，開關、柵極驅(qū)動和傳導損耗)。在一些應用中，可能期望第一級的較高的降壓比以減少損耗(包括例如開關和傳導損耗)。對于48v電力輸送應用，第一級的降壓比是8:1，以提供6v中間總線。將48v輸入電壓降低至6v中間總線電壓可以在保持高效率的同時實現(xiàn)更高的功率密度。開關電容器(sc)轉(zhuǎn)換器提供高轉(zhuǎn)換率，但sc轉(zhuǎn)換器在浮動驅(qū)動器要求以及所需開關和陶瓷電容器數(shù)量方面復雜且笨重。具有中心抽頭整流器的llc轉(zhuǎn)換器提供高轉(zhuǎn)換率且具有較低復雜度，但是，當不需要隔離時，由于增加的功率密度，非隔離拓撲是優(yōu)選的。在低輸出電壓應用中，可以使用具有中心抽頭整流器的llc轉(zhuǎn)換器，但是由于次級繞組在一半開關周期內(nèi)導通，因此這種拓撲具有次優(yōu)的銅利用率。

3、已知使用混合開關電容器(hsc)轉(zhuǎn)換器，其克服了開關電容器轉(zhuǎn)換器和llc轉(zhuǎn)換器在高降壓比方面的局限性。hsc轉(zhuǎn)換器結合了開關電容器轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點和基于變壓器的轉(zhuǎn)換器的高降壓比能力。通過電容器和磁設備輸送能量，可以顯著提高效率和功率密度。但是已知的hsc轉(zhuǎn)換器不能提供作為輸入電壓的四分之一的輸出電壓。在輸出電壓是輸入電壓的四分之一的應用中，需要不同的拓撲，例如llc拓撲。在llc轉(zhuǎn)換器中，由于次級繞組中的電流經(jīng)過半波整流，因此電流峰值大，從而導致?lián)p耗。

技術實現(xiàn)思路

1、為了克服上述問題，本發(fā)明的示例實施例提供了hsc轉(zhuǎn)換器，該hsc轉(zhuǎn)換器包括沒有初級繞組的變壓器并且提供是輸入電壓的四分之一的輸出電壓。

2、根據(jù)示例實施例，一種hsc電壓轉(zhuǎn)換模塊包括：輸入電壓；變壓器，該變壓器沒有初級繞組但是包括通過磁芯磁耦接的次級繞組；第一開關橋和第二開關橋，連接到變壓器和輸入電壓；以及輸出電容器，連接到變壓器的單個節(jié)點并且提供輸出電壓，該輸出電壓是輸入電壓的四分之一。

3、hsc電壓轉(zhuǎn)換模塊還可以包括連接在第一開關橋和變壓器之間的第一諧振電路以及連接在第二開關橋和變壓器之間的第二諧振電路。第一諧振電路可以包括第一諧振電容器，第二諧振電路可以包括第二諧振電容器，并且第一諧振電路和第二諧振電路可以依賴于變壓器的漏電感。

4、第一開關橋和第二開關橋中的每一個可以包括串聯(lián)連接的第一開關、第二開關和第三開關。變壓器的次級繞組可以包括第一繞組和第二繞組。hsc電壓轉(zhuǎn)換模塊可以是雙向的。

5、根據(jù)本發(fā)明的示例實施例，一種轉(zhuǎn)換器包括：輸入端子，接收輸入電壓；第一開關橋，并聯(lián)連接在輸入電壓兩端，并且包括串聯(lián)連接的第一開關、第二開關和第三開關、在第一開關和第二開關之間的第一節(jié)點、以及在第二開關和第三開關之間的第三節(jié)點；第二開關橋，包括串聯(lián)連接的第四開關、第五開關和第六開關、在第四開關和第五開關之間的第二節(jié)點、以及在第五開關和第六開關之間的第四節(jié)點；輸出電容器；變壓器，包括單個繞組，該單個繞組包括第一次級繞組和第二次級繞組，該第一次級繞組和第二次級繞組彼此物理地連接以定義次級繞組組并且通過磁芯來磁耦接，并變壓器且包括：單個抽頭，連接到輸出電容器；第一諧振電路，連接在所述第一節(jié)點與所述單個繞組的第一端之間；第二諧振電路，連接在所述第二節(jié)點與所述單個繞組的第二端之間，所述第二端與所述單個繞組的第一端相對；以及輸出端子，連接到所述第一輸出電容器以提供第一輸出電壓，所述第一輸出電壓是所述輸入電壓的四分之一。

6、第一諧振電路可以包括第一諧振電容器，第二諧振電路可以包括第二諧振電容器，并且第一諧振電路和第二諧振電路可以依賴于變壓器的漏電感。

7、轉(zhuǎn)換器可以是雙向的，使得功率可以從輸入端子流到輸出端子并且從輸出端子流到輸入端子。

8、根據(jù)以下參考附圖對本發(fā)明的示例實施例的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它特征、組件、特性、步驟和優(yōu)點將變得更顯而易見。

技術特征：

1.一種hsc電壓轉(zhuǎn)換模塊，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的hsc電壓轉(zhuǎn)換模塊，還包括：

3.根據(jù)權利要求2所述的hsc電壓轉(zhuǎn)換模塊，其中，

4.根據(jù)權利要求1至3之一所述的hsc電壓轉(zhuǎn)換模塊，其中，所述第一開關橋和所述第二開關橋中的每一個包括串聯(lián)連接的第一開關、第二開關和第三開關。

5.根據(jù)權利要求1至3之一所述的hsc電壓轉(zhuǎn)換模塊，其中，所述變壓器的次級繞組包括第一繞組和第二繞組。

6.根據(jù)權利要求1至3之一所述的hsc電壓轉(zhuǎn)換模塊，其中，所述hsc電壓轉(zhuǎn)換模塊是雙向的。

7.一種轉(zhuǎn)換器，包括：

8.根據(jù)權利要求7所述的轉(zhuǎn)換器，其中，

9.根據(jù)權利要求7或8所述的轉(zhuǎn)換器，其中，所述轉(zhuǎn)換器是雙向的，使得功率能夠從所述輸入端子流到所述輸出端子并且從所述輸出端子流到所述輸入端子。

技術總結
一種HSC電壓轉(zhuǎn)換模塊包括：輸入電壓；變壓器，該變壓器沒有初級繞組但是包括通過磁芯磁耦接的次級繞組；第一開關橋和第二開關橋，連接到變壓器和輸入電壓；以及輸出電容器，連接到變壓器的單個節(jié)點并且提供是輸入電壓的四分之一的輸出電壓。

技術研發(fā)人員：增田昌平,志治肇
受保護的技術使用者：株式會社村田制作所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2