适合高压输入多输出场合的辅助电源，属于开关电源技术领域，本发明专利技术为弥补了现有技术方案在高压输入、多输出场合应用的不足。本发明专利技术包括功率变压器T，功率变压器T原边串联设置N路相同结构的输入电路单元；功率变压器T副边设置n路互相电气隔离的输出电路单元；每路输入电路单元包括一个主开关管Sp、一个输入侧滤波电容Cip和一个原边电感Lip；且满足条件Ci1＝Ci2＝...＝CiN，Li1＝Li2＝...＝LiN，N个主开关管S1,S2,...,SN在一个开关周期内同时导通或关断；UiΣ＝Ui1+Ui2+...+UiN，Ui1＝Ui2＝...＝UiN。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种DC/DC变换器，属于开关电源
技术介绍
随着国民经济的发展，各种用电设备的种类越来越多，其供电电源的输入电压等 级也不尽相同。目前，各种高压输入场合逐渐增多。例如，在城市轨道交通系统中，车辆的 供电电网一般有750VDC和1500VDC两种体制，其中，后者的最大电压可达1800V以上；在高 速铁路电气系统中，车辆上各电气设备输入直流母线的最大电压高达2000V~4000V;在矿 业生产中，高压大功率采煤机变频器的输入电压可达2000V~3000V甚至更高。受器件电 压等级等因素的限制，如何有效地降低各开关器件的电压应力一直是高压变换器设计过程 中的难点。 降低高压变换器开关器件电压应力的方法通常有3种：（1)利用多个开关管直接 串联来代替单个开关管；（2)采用多电平技术来降低各开关管实际承担的电压值；（3)将多 个电路在输入侧串联来分担高压。 采用方法1时，为了确保电压在各串联开关管之间有效均分，通常需要引入专门 的均压环节，然而，各种串联开关管均压环节的引入，既增加了电路结构的复杂程度，限制 了开关频率，又额外增加了损耗。方法2的采用可有效地降低高压变换器各开关器件实际 承担的电压值，然而，采用多电平技术通常需增加多个箝位二极管与飞跨电容，而且随着电 平数的增加，变换器结构和相应均压控制环节的复杂程度将大幅度增加，这使得该方法在 中、小功率的高压场合应用受限。方法3的优势主要体现在：①每个串联电路均分输入电 压，大幅度降低了各开关器件实际承受的电压值；②可选择电压等级相对较低的开关器件 (通常MOSFET开关耐压越高，其导通电阻和损耗也越大），有利于降低并分散功率器件的损 耗，提高整个系统的可靠性；③若采用交错控制技术，可有效减少输出电流纹波，降低输出 滤波电容的体积。目前的研宄结果表明，方法3能更有效地解决高压变换器电压应力大的 问题。 目前，研宄人员对于常规的输入串联直流功率变换器已经开展了较为广泛的 研宄，输入串联直流功率变换器一般有2类，如图1所示，图1(a)输入串联输出并联型 (input-seriesoutput-parallel,ISOP)和图 1(b)输入串联输出串联型（input-series output-series,ISOS)〇 通常，ISOP型直流变换器适合多数常规的中、低压输出场合；而ISOS型直流变换 器一般适用于输出电压较高的场合。ISOP型直流变换器设计的关键任务是实现其输入均压 与输出均流。目前，相关的各种均压、均流控制方法的研宄已经比较成熟，但如采用已有的 各种控制方法，必然要增加一个高精度的控制器，这无疑增加了控制环节的复杂程度，降低 了变换器的可靠性。对于中、小功率的变换器而言，整个系统的简单、可靠是十分重要的，因 此，各种已有的均压、均流控制方法不适合中、小功率的变换器。 除了各种均压、均流控制方法的研宄外，目前还有一些关于自然均压、均流变换器 的研宄。该类变换器是由多个具有变压器隔离的直流变换器在输入侧串联、输出侧并联而 构成的，其结构实现类似于图1(b)，不过图中"DC/DC变换器"必需具有变压器隔离。如图2 所示为目前研宄的适合中、小功率领域的自然均压、均流的正激式ISOP变换器。该变换器 在不增加额外控制环节的情况下，实现了变换器的自然均压与均流，具有结构简单、可靠性 高的优势。然而，如果将此类变换器应用于需要多路输出的场合，则需将其内部各串联电路 的相应输出回路进行依次的并联或者串联，这将使得变换器的输出连线变得非常复杂，因 此，该类变换器本身并不适合多输出场合应用。
技术实现思路
本专利技术目的是为了弥补了现有技术方案在高压输入（由于高压输入才导致了输 入串联的方式）、多输出（中、小功率）场合应用的不足，提供了一种适合高压输入多输出场 合的辅助电源。 本专利技术所述适合高压输入多输出场合的辅助电源包括两个方案。 第一个方案：适合高压输入多输出场合的辅助电源包括功率变压器T，功率变压 器T原边串联设置N路相同结构的输入电路单元；功率变压器T副边设置n路互相电气隔 离的输出电路单元；N、n均为大于或等于1的自然数； 每路输入电路单元包括一个主开关管Sp，p= 1，2, ...，N、一个输入侧滤波电容 Cip，p= 1，2,...，N和一个原边电感Lip，p= 1，2,...，N;且满足条件N个输入侧滤波电容的 电容量相等Cil=Ci2=. . ?=CiN，N个原边电感的等效电感值相等Lil=Li2=. . ?=LiN， N个主开关管S1,S2,. . .，S1^E-个开关周期内同时导通或关断； 功率变压器T的N个原边电感Lil,Li2, ...，Lffl共同绕制在相同的原边磁路上，并相 互耦合；原边电感Lip的同名端连接输入侧滤波电容Cip的正极电压端，输入侧滤波电容Cip 的负极电压端连接主开关管Sp的一端，主开关管S5的另一端连接原边电感Lip的异名端；N 个输入侧滤波电容Cn，Ci2,. . .，Cffl依次串联设置；且满足条件：Uis =Un+Ui2+. . . +UiN，Uil = Ui2= . . . =UiN，其中：UiS为直流输入电压，U为第一路输入电路单元的输入电压，Ui2为 第二路输入电路单元的输入电压，UiN为第N路输入电路单元的输入电压； 每路输出电路单元包括一个副边电感Lmi,q= 1，2, . . .，n、一个整流二极管D_q =1，2,. ..，n和一个输出滤波电容Ctxi,q= 1，2,. ..，n; 功率变压器T的n个副边电感Ltjl,Ltj2, ...，1^共同绕制在相同的副边磁路上，并相 互耦合；副边电感Ltxi的异名端连接整流二极管D的阳极，整流二极管D。^的阴极连接输出 滤波电容CJ勺一端，并作为输出直流电压UJ勺正极输出端；副边电感LJ勺同名端连接输 出滤波电容(^的另一端，并作为输出直流电压U。5的负极输出端。 第二个方案：适合高压输入多输出场合的辅助电源包括功率变压器T，功率变压 器T原边串联设置N路相同结构的输入电路单元；功率变压器T副边设置n路互相电气隔 离的输出电路单元；N、n均为大于或等于1的自然数；每路输入电路单元包括两个主开关管Spl和Sp2,p=1，2,...，N;-个输入侧滤波 电容(^1^ = 1，2，...，1两个箝位二极管01)1和01)2，以及一个原边电感1^1^ = 1，2，...，1 且满足条件输入侧滤波电容的电容量相等Cil=Ci2=...=CiN，N个原边电感的等效电感 值相等Lil=Li2 =...=LiN，2N个主开关管S11,S12,S21,S22,...，SmSn2在一个开关周期内同 时导通或关断； 功率变压器T的N个原边电感Ln，Li2, ...，LiN共同绕制在相同的原边磁路上，并 相互耦合；原边电感Lip的同名端同时连接主开关管Spl的一端和箝位二极管Dp2的阴极，主 开关管Spl的另一端同时连接箝位二极管DP1的阴极和输入侧滤波电容Cip的正极电压端， 输入侧滤波电容Cip的负极电压端同时连接主开关Sp2的一端和箝位二极管Dp2的阳极，主 开关Sp2的另一端同时连接箝位二极管Dpl的阳极和原边电感Lip的本文档来自技高网...
【技术保护点】
适合高压输入多输出场合的辅助电源，其特征在于，它包括功率变压器T，功率变压器T原边串联设置N路相同结构的输入电路单元；功率变压器T副边设置n路互相电气隔离的输出电路单元；N、n均为大于或等于1的自然数；每路输入电路单元包括一个主开关管Sp,p＝1,2,...,N、一个输入侧滤波电容Cip,p＝1,2,...,N和一个原边电感Lip,p＝1,2,...,N；且满足条件N个输入侧滤波电容的电容量相等Ci1＝Ci2＝...＝CiN，N个原边电感的等效电感值相等Li1＝Li2＝...＝LiN，N个主开关管S1,S2,...,SN在一个开关周期内同时导通或关断；功率变压器T的N个原边电感Li1,Li2,...,LiN共同绕制在相同的原边磁路上，并相互耦合；原边电感Lip的同名端连接输入侧滤波电容Cip的正极电压端，输入侧滤波电容Cip的负极电压端连接主开关管Sp的一端，主开关管Sp的另一端连接原边电感Lip的异名端；N个输入侧滤波电容Ci1,Ci2,...,CiN依次串联设置；且满足条件：UiΣ＝Ui1+Ui2+...+UiN，Ui1＝Ui2＝...＝UiN，其中：UiΣ为直流输入电压，Ui1为第一路输入电路单元的输入电压，Ui2为第二路输入电路单元的输入电压，UiN为第N路输入电路单元的输入电压；每路输出电路单元包括一个副边电感Loq,q＝1,2,...,n、一个整流二极管Doq,q＝1,2,...,n和一个输出滤波电容Coq,q＝1,2,...,n；功率变压器T的n个副边电感Lo1,Lo2,...,Lon共同绕制在相同的副边磁路上，并相互耦合；副边电感Loq的异名端连接整流二极管Doq的阳极，整流二极管Doq的阴极连接输出滤波电容Coq的一端，并作为输出直流电压Uoq的正极输出端；副边电感Loq的同名端连接输出滤波电容Coq的另一端，并作为输出直流电压Uoq的负极输出端。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孟涛，李春艳，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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