本发明专利技术涉及多通道LLC谐振拓扑电源电路的合理利用，采用串联独立电感LLC拓扑谐振，50%脉宽付边双波整流、电容滤波基本电路；选择输出通道数及电压电流匹配连接的基本结构；在变压器付边通路上选择设置组合切换点。其有益效果是直流电源的智能化多规格内嵌合一，而实现多规格输出；有效降低冗余功率，直接应用智能化控制，实现多工况下的输出电压电流及功率的订制性能要求。节能环保。
【技术实现步骤摘要】
一种提高LLC拓扑电源输出参数及合理利用的方法及电路
本专利技术涉及开关电源电路，特别涉及多通道LLC谐振拓扑电源电路的合理利用。
技术介绍
直流开关电源是按直流提供输出电压、输出电流及输出功率的有源功率变换电子设备。现有技术中，通用电子测试设备行业一般采用多个独立直流电源单元，或附加直流变换器单元，以提供多通道直流输出。其中每一个单元的输出电压、输出电流及输出功率，均按固定的工况设计在额定值或限定值点上，相应的设定值点在最大值下有限窄幅范围内可向下设定；但输出电压、输出电流及输出功率之间是互相对应限制的，因此其设备的电压电流与功率相互之间的容量储备，多数场合下无法利用，浪费极大，成为固定的冗余储备；如果针对生产或批量测试的设备采用此类模式应用，则十分不经济且技术落后。例如，某便携测试设备用于野外作业，在相同功率下两个独立额定区段工作，具体要求是：工况1是[200-250V,1-10A,2.5KW]，工况2是[100-125V,2-20A,2.5KW]；其中工况1电流无需20A，相反工况2电压无需250V；如果按两种工况合并后最大参数[250V,20A]设计，则设备总功率达到5KW，比原设备实际要求大了一倍。在锂电池小型动力应用中，常常会选用中功率0.5-2KWH的锂电池组，但配合动力电机的成本设计依赖于电压，于是相关品类电池组电压等级繁多，诸如：36V/48V/60V/72V/96V，所以当某商业用途同时兼容选用2-3个额定电压品种的电池组时，其换电系统的通用充电电源就需要按智能电池协议约定的电压电流，完成相关的值点设定及流程，实现标充或快充。在1KWH左右动力电池应用行业，充电器功率一般选择200-1500W，但智能化系统要求充电器能满足不同规格的锂电池充电规范，其中额定电压包括48V、60V、72V，额定容量可选择，也即对应输出电流可智能设定；如某智能动力锂电池组标准充电设备要求为：工况1是[PC：(0.01C,39-47V)，CC：(0.1C,48-54V，CV：(54.3V,0.02C)]，48V25Ah，500W工况2是[PC：(0.01C,48-57V)，CC：(0.1C,58-66V，CV：(66.8V,0.02C)]，60V20Ah，500W工况3是[PC：(0.01C,60-71V)，CC：(0.1C,72-82V，CV：(83.5V,0.02C)]，72V15Ah，500W参数中，输出电流限制值以电池额定安时容量C的百分比系数表达，C常用10/20/30Ah，充电控制采用三段式，PC是预充段、CC是恒流段、CV是恒压段；上述三种工况合并同时考虑48V25Ah电池的0.4C快充电流时，电压电流的范围均急剧放大为（39-82V，0.2-10A），功率达到820W而超过各独立工况的功率设计值500W。常规的普通产品设计最简单的方法是将几个独立的标准电源装入设备内或分别安置在同一设备内而采用不同的输出接点端子或接插件由用户自行连接，技术显然十分落后。如进一步在相关输出部分，针对不同规格自动电子连接装置按智能化要求设计，则技术水平会有所提高，但因内部安置多个独立标准电源，显然其成本、空间都造成极大浪费。当选择附加配置二次直流变换器的方案，一般可采用交流整流电源作为一次直流母线，后置二次变换采用降压、升压或升降压高效非隔离功率变换单元，输出电压、电流、功率规格按各工况整体最大值要求设计，直流母线作为输入功率源配合后置二次变换拓扑电路的设计范围；该电路模式的优点是：升压、降压、升降压的模式内电压电流调节范围很大，可智能实现整体多工况电压电流参数连续调节，且直流母线的功率冗余易于整体功率设计值的充分利用；但该电路形式有如下缺点：为实现多工况输出及相关控制，一般采用两级变换器串联，整体变换效率有所下降；实例如前级采用LLC高效整流器产生直流中间母线48V，后级采用高效升降压变换器实现30-90V/1-10A/500W；因是两级串联变换，所以整体变换效率下降到约为0.95*0.97=0.92；另后置变换器功率参数按各工况参数参考恒功率限制最大值调节模式，且恒功率模式下电压电流VA参数成反比，故实际控制系统必须引入相应恒压CV及恒流CC限制，保证电路中相关功率零件在性能范围内正常工作而不至于超限损坏，需引入三段CV+CP+CC即恒压、恒功率、恒流的调节控制方式；如两工况电源其设计参数1V2A2P或2V1A2P的对应恒压恒流限定值为[1V,2A]、[2V,1A]，对应恒功率段2P相应功率零件参数的电压电流参数均相较原独立参数CV段的1V、CC段的1A有所增加，最大可达1.4倍，因此必须按新参数设计值留足变换器中各零件电压电流参数应力及开关损耗的设计裕度，导致此方案整体原材料及生产成本增加较大，控制电路及整体设计相对复杂。由上可见，现有技术电子产品配套应用电源设备的品种、系列、规格相对繁多，且使用广泛；但是，设计冗余度高而不能利用，不但设备臃肿，利用率低下，而且浪费惊人。
技术实现思路
为克服现有技术电源设备设计冗余度高而不能利用，设备臃肿，利用率低下，浪费惊人的缺陷，本专利技术提供一种LLC拓扑电源扩大输出电压电流及功率的切换组合整流输出的原理方法及电路，能够在单一电源中应用切换点、切换开关、整流输出组合技术，实现按工况分段控制输出侧功率电压电流组合，按既定设计分段传送所需直流输出规格，并满足低成本要求。实现上述专利技术的提高LLC拓扑电源输出参数及利用的方法，包括如下步骤：1）采用串联独立电感LLC拓扑谐振、50%脉宽付边双波整流、电容滤波基本电路；2)选择输出所需的功率输出通道数，及电压电流匹配连接的基本结构；3)在变压器付边通路上选择设置组合切换点。进一步地，还包括如下步骤：4)选择功率零件类型及功率切换组合接入点；5)选择各电压及切换点的变压器协同结构和绕组极性，计算绕组圈数、通流量等参数；6)基于输出工况及组合构成电路，计算相关功率零件参数，以及设计参数冗余；7)完成变压器输出付边组合整流滤波电路连接。更进一步地，还包括如下步骤：3-1)所述组合切换点设置在变压器付边绕组的中心侧。或者3-2)所述组合切换点设置在变压器付边绕组的两外侧。又或者3-3)所述组合切换点设置在变压器付边绕组输出端单侧或双侧。又或者3-4)所述组合切换点设置在变压器付边绕组输出高电压端侧或低电压端侧。更进一步地，还包括如下步骤：8)选定与切换组合相关的控制逻辑及缓联开关控制过程。更进一步地，还包括如下步骤：9)实现扩大输出电压电流及功率的切换组合整流输出完整电路并核定相关设计参数。一种可调剂多通道LLC拓扑电源装置，包括原边输入电路和付边输出电路，其中：所述原边输入电路的谐振电感，为独立串联电感；该电路功率变换LLC拓扑的开关占空比控制固定约50%，即采用PFM频率调节方式；所述变压器付边采用50%占空比的双波整流方式；所述变压器付边整流后采用电容C滤波方式；所述付边输出电路设置有调剂输出参数的切换点。进一步地，还包括：所述变压器付边绕组采用预备连接多中心抽头，所述输出电路采用双管半波整流，单向输出；所述变压器付边绕组中心抽头内侧设置有调剂输出参数的切换点。更进一步地，还包括：所述变压器付边绕组采用中心抽头，所述输出电路本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高LLC拓扑电源输出参数及利用的方法，其特征在于包括如下步骤：采用串联独立电感LLC拓扑谐振，50%脉宽付边双波整流、电容滤波基本电路；2) 选择输出所需的功率输出通道数，及电压电流匹配连接的基本结构；3) 在变压器付边通路上选择设置组合切换点。
【技术特征摘要】
1.一种提高LLC拓扑电源输出参数及利用的方法，其特征在于包括如下步骤：采用串联独立电感LLC拓扑谐振，50%脉宽付边双波整流、电容滤波基本电路；2)选择输出所需的功率输出通道数，及电压电流匹配连接的基本结构；3)在变压器付边通路上选择设置组合切换点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：4)选择功率零件类型及功率切换组合接入点；5)选择各电压及切换点的变压器协同结构和极性，计算绕组圈数、通流量等参数；6)基于输出工况及组合构成电路，计算相关功率零件参数，以及设计参数冗余；7)完成变压器输出付边组合整流滤波电路连接。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：3-1)所述组合切换点设置在变压器付边绕组的中心侧。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：3-2)所述组合切换点设置在变压器付边绕组的两外侧。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：3-3)所述组合切换点设置在变压器付边绕组输出端单侧或双侧。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：3-4)所述组合切换点设置在变压器付边绕组输出高电压端侧或低电压端侧。7.根据权利要求3、4、5或6所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：8)选定与切换组合相关的控制逻辑及缓联开关控制过程。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：9)实现扩大输出电压电流及功率的切换组合整流输出完整电路并核定相关设计参数。9.一种可调剂多通道LLC拓扑电源装置，包括原边输入电路和付边输出电路，其特征在于：所述原边输入电路的谐振电感，为独立串联电感；该电路功率变换LLC拓扑的开关占空比控制固定约50%，即采用PFM脉冲频率调节方式；所述变压器付边采用50%占空比的双波整流方式；所述变压器付边整流后采用电容C滤波方式；所述付边输出电路设置有调剂输出参数的切换点。10.根据权利要求9所述的电源装置，其特征在于：所述变压器付边绕组采用预备连接多中心抽头，所述输出电路采用双管半波整流，单向输出；所述变压器付边绕组中心抽头内侧设置有调剂输出参数的切换点。11.根据权利要求9所述的电源装置，其特征在于：所述变压器付边绕组采用中心抽头，所述输出电路采用四管全波整流，单向输出；所述变压器付边绕组两端外侧设置有调剂输出参数的切换点。12.根据权利要求9所述的电源装置，其特征在于：所述变压器付边绕组采用预备连接多中心抽头，所述输出电路采用四管双半波整流，双向输出；所述变压器付边绕组中心抽头内侧设置有调剂输出参数的切换点。13.根据权利要求9所述的电源装置，其特征在于：所述变压器付边绕组采用中心抽头，所述输出电路采用混合半波、双半波整流，混...
【专利技术属性】
技术研发人员：段志刚，
申请(专利权)人：段志刚，
类型：发明
国别省市：广东,44
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