本技術涉及電力電子，尤其涉及一種dc-dc電源模塊。

背景技術：

1、隨著航空航天技術、電動汽車技術、工業自動化技術的發展，為了滿足各類用電設備對模塊電源的要求，節約能源和空間，電源模塊逐步朝著高功率密度、小型化、超薄化的方向發展。針對llc等軟開關電路拓撲，可以有效提升模塊的功率密度，但對于寬輸入范圍的應用場合，傳統硬開關拓撲電路的優勢就顯現出來。同時，對于輸入或輸出大電流的場合，為了提高效率，通常采用拓撲并聯的方式，如交錯buck等。但并聯的同時勢必增加開關器件、磁性元件等的數量，對于開關器件，可以選擇合適的封裝尺寸、特性參數以及并聯數量，將器件損耗、器件占用空間控制在合適的范圍內；對于磁性元件，可以利用磁集成的手段，將多個磁性元件合并成一個，通過磁路共用的方式減小整個電源磁性元件占用的空間。

2、目前，對于寬輸入范圍、大電流輸出的應用場合，模塊功率密度的進一步提高受限于產品高度，尤其是對厚度要求極其苛刻的場合，如機載、車載電源，往往要求產品總厚不超過8mm或者9mm。針對模塊電源，要想把厚度做薄，一方面需要選擇薄介質來減小pcb的厚度，另一方面需要降低模塊電源中高度相對較高的磁性元件的厚度，這就需要合理設計磁性元件的形狀和尺寸。

3、因此，亟需提出一種寬輸入、大電流輸出的超薄dc/dc電源模塊，可廣泛應用于對電源厚度要求苛刻的場合。

技術實現思路

1、本實用新型針對采用全橋拓撲結構且應用于寬輸入電壓、大電流輸出的電源模塊高度無法做薄的缺陷，提出了一種能在提高模塊功率密度的同時降低厚度的電源模塊。

2、本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：

3、一種dc-dc電源模塊，包括依次連接的輸入電路、變壓器組件和輸出電路；所述變壓器組件包括第一變壓器和第二變壓器，所述輸入電路和輸出電路均包括并聯連接的兩個全橋電路；所述輸入電路的輸入端分別連接輸入直流電源vi?n+和vi?n-；所述輸入電路的輸出端分別連接第一變壓器和第二變壓器的原邊，所述輸出電路的輸入端分別連接第一變壓器和第二變壓器的副邊，所述輸出電路的輸出端為分別連接輸出直流電源vo+和vo-，所述輸出直流電源vo+上并聯兩個輸出電感，所述兩個輸出電感磁集成到一個e型磁芯上，且兩個輸出電感的線圈同向分別繞制于e型磁芯的邊柱上，所述輸入電路的兩個全橋電路為第一全橋電路和第二全橋電路；所述輸出電路的兩個全橋電路為第三全橋電路和第四全橋電路；第一全橋電路包括并聯連接的第一橋臂以及第二橋臂；第二全橋電路包括并聯連接的第三橋臂以及第四橋臂；第三全橋電路包括并聯連接的第五橋臂以及第六橋臂；第四全橋電路包括并聯連接的第七橋臂以及第八橋臂。

4、進一步，所述輸入電路、輸出電路的兩個全橋電路均錯相90度。

5、上述進一步方案的有益效果是：這樣可以極大地減小輸出電感e型磁芯中柱的磁通最大值，進而可以減小中柱的截面積，有效降低輸出紋波和輸出電感尺寸大小。

6、進一步，所述第一變壓器和第二變壓器分別采用第一u型磁芯和第二u型磁芯，所述第一全橋電路的每個功率管置于所述第一u型磁芯的一側，所述第三全橋電路的每個功率管置于所述第一u型磁芯的另一側，所述第二全橋電路的每個功率管置于所述第二u型磁芯的一側，所述第四全橋電路的每個功率管置于所述第二u型磁芯的另一側。

7、上述進一步方案的有益效果是：由于功率管靠近磁芯放置，且置于線圈出線端上，可有效減小線圈的交流阻抗，進一步減小線圈的交流損耗，同時也節省了pcb的空間。

8、進一步，所述第一變壓器的原邊包括第一線圈，副邊包括第二線圈，所述第一線圈的兩端分別連接于所述第一橋臂以及第二橋臂的中間點，且在第一橋臂與第一線圈之間還串聯連接有電容；所述第二線圈的兩端分別連接于所述第五橋臂以及第六橋臂的中間點；所述第二變壓器的原邊包括第三線圈，副邊包括第四線圈，所述第三線圈的兩端分別連接于所述第三橋臂以及第四橋臂的中間點，且在第三橋臂與第三線圈之間還串聯連接有電容；所述第四線圈的兩端分別連接于所述第七橋臂以及第八橋臂的中間點。

9、上述進一步方案的有益效果是：減小磁芯尺寸，線圈分兩組分別繞在u型磁芯的2個腿上，磁芯封裝減小，線圈損耗減小，同時由于線圈大部分暴露在空氣中，線圈的熱阻也進一步減小。

10、進一步，所述輸出電路的輸出直流電源vo+和vo-端并聯連接有輸出電容。

11、上述進一步方案的有益效果是：使輸出直流更穩定。

12、進一步，所述第一橋臂包括串聯連接的第一功率管q1和第三功率管q3；

13、所述第二橋臂包括串聯連接的第二功率管q2和第四功率管q4；

14、所述第三橋臂包括串聯連接的第五功率管q5和第七功率管q7；

15、所述第四橋臂包括串聯連接的第六功率管q6和第八功率管q8；

16、所述第五橋臂包括串聯連接的第九功率管q9和第十一功率管q11；

17、所述第六橋臂包括串聯連接的第十功率管q10和第十二功率管q12；

18、所述第七橋臂包括串聯連接的第十三功率管q13和第十五功率管q15；

19、所述第八橋臂包括串聯連接的第十四功率管q14和第十六功率管q16。

20、本申請采用以上技術方案，至少具有如下有益效果：

21、本實用新型相比于采用傳統半橋/全橋/buck等硬開關拓撲設計的電源，在保證電源可靠性的同時，輸入電路和輸出電路均將一個全橋拆分成兩個全橋并聯，輸入、輸出電流可以做得更大，功率密度可以做得更高，同時因為采用磁集成技術，將輸出電感通過磁集成到一個e型磁芯上，另外，在進行軟件配置時，上下兩路全橋錯相90度，這樣可以極大地減小輸出電感e型磁芯中柱的磁通最大值，可以有效減小損耗，進而可以減小中柱的截面積。將磁芯尺寸做得盡可能小，變壓器采用兩個u型磁芯，全部磁性元件選用薄base，降低模塊高度可以有效減小磁性元件尺寸，同時有助于減小模塊厚度。電源模塊可以做得更薄，應用場合更廣。

22、本方案能有效降低模塊電源模塊的厚度，提高電源功率密度，實現起來較為簡單，可廣泛應用于寬輸入、大電流輸出的超薄模塊電源應用場合。

技術特征：

1.一種dc-dc電源模塊，其特征在于，包括依次連接的輸入電路、變壓器組件和輸出電路；所述變壓器組件包括第一變壓器和第二變壓器，所述輸入電路和輸出電路均包括并聯連接的兩個全橋電路；所述輸入電路的輸入端分別連接輸入直流電源vin+和vin-；所述輸入電路的輸出端分別連接第一變壓器和第二變壓器的原邊，所述輸出電路的輸入端分別連接第一變壓器和第二變壓器的副邊，所述輸出電路的輸出端為分別連接輸出直流電源vo+和vo-，所述輸出直流電源vo+上并聯兩個輸出電感，所述兩個輸出電感磁集成到一個e型磁芯上，且兩個輸出電感的線圈同向分別繞制于e型磁芯的邊柱上，所述輸入電路的兩個全橋電路為第一全橋電路和第二全橋電路；所述輸出電路的兩個全橋電路為第三全橋電路和第四全橋電路；第一全橋電路包括并聯連接的第一橋臂以及第二橋臂；第二全橋電路包括并聯連接的第三橋臂以及第四橋臂；第三全橋電路包括并聯連接的第五橋臂以及第六橋臂；第四全橋電路包括并聯連接的第七橋臂以及第八橋臂。

2.根據權利要求1所述的dc-dc電源模塊，其特征在于，所述輸入電路、輸出電路的兩個全橋電路均錯相90度。

3.根據權利要求1所述的dc-dc電源模塊，其特征在于，所述第一變壓器和第二變壓器分別采用第一u型磁芯和第二u型磁芯，所述第一全橋電路的每個功率管置于所述第一u型磁芯的一側，所述第三全橋電路的每個功率管置于所述第一u型磁芯的另一側，所述第二全橋電路的每個功率管置于所述第二u型磁芯的一側，所述第四全橋電路的每個功率管置于所述第二u型磁芯的另一側。

4.根據權利要求1所述的dc-dc電源模塊，其特征在于，所述第一變壓器的原邊包括第一線圈，副邊包括第二線圈，所述第一線圈的兩端分別連接于所述第一橋臂以及第二橋臂的中間點，且在第一橋臂與第一線圈之間還串聯連接有電容；所述第二線圈的兩端分別連接于所述第五橋臂以及第六橋臂的中間點；所述第二變壓器的原邊包括第三線圈，副邊包括第四線圈，所述第三線圈的兩端分別連接于所述第三橋臂以及第四橋臂的中間點，且在第三橋臂與第三線圈之間還串聯連接有電容；所述第四線圈的兩端分別連接于所述第七橋臂以及第八橋臂的中間點。

5.根據權利要求1所述的dc-dc電源模塊，其特征在于，所述輸出電路的輸出直流電源vo+和vo-端并聯連接有輸出電容。

6.根據權利要求1所述的dc-dc電源模塊，其特征在于，所述第一橋臂包括串聯連接的第一功率管q1和第三功率管q3；

技術總結
本技術公開了一種DC?DC電源模塊，包括依次連接的輸入電路、變壓器組件和輸出電路；輸入電路的輸入端分別連接輸入直流電源Vi?n+和Vi?n?；輸出電路的輸出端為分別連接輸出直流電源Vo+和Vo?，輸出直流電源Vo+上并聯兩個輸出電感，兩個輸出電感磁集成到一個E型磁芯上，且兩個輸出電感的線圈同向分別繞制于E型磁芯的邊柱上。輸入電路和輸出電路均將一個全橋拆分成兩個全橋并聯，可以有效減小損耗，輸出電流的能力也可進一步提高，從而提高模塊的功率密度；變壓器采用兩個U型磁芯，輸出電感通過磁集成到一個E型磁芯上，全部磁性元件選用薄Base，降低模塊高度可以有效減小磁性元件尺寸，同時有助于減小模塊厚度。

技術研發人員：董雷,鄧衛華,昝國驥,黃文章,高騰,程航,潘懋舜
受保護的技術使用者：武漢永力睿源科技有限公司
技術研發日：20240705
技術公布日：2025/4/28