一种高性能宽输出电压范围的电源及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种高性能宽输出电压范围的电源及其控制方法。其中高性能宽输出电压范围的电源包括M个整流支路和串并联变换模块，每个整流支路设有变压器、整流电路、正极输出极和负极输出极，每个变压器包含N个副边绕组，N个副边绕组包括至少N+1个输出端，N个输出端、公共端与相应的整流电路形成预定电压值且路径不同的L个整流通路，L个整流通路中有至少L‑1个整流通路串接有选通开关，串并联变换模块设有正极连接线路、负极连接线路和若干个变换开关。应用本发明专利技术技术方案解决了现有技术中在宽输出电压需求下仍难以在全输出电压范围内获得较佳性能的问题；同时，本发明专利技术应用交错控制方法，可以有效减小输出电流纹波，减少EMI干扰。

A power supply with high performance and wide output voltage range and its control method

The invention provides a power supply with high performance and wide output voltage range and a control method thereof. The power supply with high performance and wide output voltage range includes m rectifier branches and series parallel conversion modules. Each rectifier branch is equipped with transformer, rectifier circuit, positive output pole and negative output pole. Each transformer includes N secondary winding, n secondary winding includes at least N + 1 output terminals. N output terminals and common terminals form predetermined voltage value with corresponding rectifier circuit and the path is not For the same l rectifier channels, at least l \u2011 1 of L rectifier channels is connected with strobe switch in series, and the series parallel conversion module is equipped with positive connection line, negative connection line and several conversion switches. The technical solution of the invention solves the problem that it is still difficult to obtain better performance in the full output voltage range in the prior art under the wide output voltage demand; at the same time, the invention can effectively reduce the output current ripple and EMI interference by using the interleaving control method.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能宽输出电压范围的电源及其控制方法
本专利技术属于电力设备
，尤其涉及一种高性能宽输出电压范围的电源及其控制方法。
技术介绍
随着应用场景的增多，对电源的输出电压范围要求也越来越高，比如电动汽车充电的应用中，由于同一充电桩需要对不同车型进行充电，在对物流车以及小型车充电时需要低压200～300V充电，而对大型公交车充电时其充电电压又高达800～900V，普通乘用车大概需要400～500V充电。所以，在极宽的输出电压范围内都需要充电电源高效输出。普通充电电源模块最高输出电压在800V以下，低压到了600V以下就会限功率。要提高输出电压，就需要换更高耐压的整流二极管，器件成本大幅提高；要提高低压下的输出功率，就需要换更大通流能力的二极管和原边开关管，换更大体积的变压器，成本和体积都显著增加，并且低压下转换效率低。为适应宽电压范围输出的需要，一些优化方案应运而生，比如通过多路开关切换变压器绕组来扩展电源输出范围和效率，这样可以比传统电源的一个最佳工作点多一个最佳工作点，获得较佳性能；再比如，两路输出通过开关连接成并联或者串联方式输出，这是将单路输出的最佳工作点通过输出串并联，扩展到2个最佳工作点，从而获得更宽的输出电压和性能(效率)。虽然通过上述优化，可以将普通电源的最佳工作点扩展为2个最佳工作点，从而获得2段较好的输出特性，但是对于超宽范围(如150V～1000V)的充电需求，仍然存在：在宽输出电压需求下仍难以在全输出电压范围内获得较佳性能的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种高性能宽输出电压范围的电源及其控制方法，旨在解决现有技术中在宽输出电压需求下仍难以在全输出电压范围内获得较佳性能的问题。为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的，一种高性能宽输出电压范围的电源，其包括M个整流支路，M为整数且M≥2，每个整流支路设有变压器、整流电路、正极输出极和负极输出极，每个变压器包含N个副边绕组，N为整数且N≥1，N个副边绕组包括至少N+1个输出端，至少N+1个输出端中有一个公共端，其余N个输出端、公共端与相应的整流电路形成预定电压值且路径不同的L个整流通路，其中L≥1，每个整流通路均具有正极子和负极子，正极子形成正极输出极和负极子形成负极输出极，且L个整流通路中有至少有L-1个整流通路串接有选通开关，该高性能宽输出电压范围的电源还包括串并联变换模块，串并联变换模块设有正极连接线路、负极连接线路和若干个变换开关；其中第一个整流支路的正极输出极与正极连接线路电连接，该整流支路的负极输出极通过变换开关与负极连接线路电连接；第M个整流支路的负极输出极与负极连接线路电连接，该整流支路的正极输出极通过变换开关与正极连接线路电连接；剩余第二到第M-1个整流支路的正极输出极分别通过变换开关与正极连接线路电连接，剩余第二到第M-1个整流支路的负极输出极分别通过变换开关与负极连接线路电连接；第K个整流支路的负极输出极与第K+1个整流支路的正极输出极通过变换开关电连接，其中K为整数，K≥1且K+1≤M。根据本专利技术的另一方面，提供了一种应用于前述的高性能宽输出电压范围的电源的控制方法，施加于每个整流支路中原边高频变换电路的控制驱动信号，相互错开一定角度，工作于交错工作模式。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：应用本专利技术提供的高性能宽输出电压范围的电源对负载设备执行变压电压输出，通过调整相应的变换开关以使得多个整流支路之间实现并联模式工作输出电压或者串联模式工作输出电压，并且配合各个整流支路的副边绕组的比例选取相应的工作绕组配比，从而实现了更宽的输出电压范围，实现了与负载设备额定电压相配的工作匹配，从而使电源在宽输出电压需求下在全输出电压范围内获得较佳性能。同时，在本专利技术中应用前述交错控制方法，可以减小输出电流纹波，降低EMI干扰(ElectromagneticInterference，简称EMI，直译为电磁干扰)，从而减小输出电感、输出滤波电容及滤波器体积，降低成本。附图说明图1是本专利技术的高性能宽输出电压范围的电源的第一实施例的电路原理图；图2是本专利技术的高性能宽输出电压范围的电源的第二实施例的电路原理图；图3是本专利技术的高性能宽输出电压范围的电源的第三实施例的电路原理图；图4是本专利技术的高性能宽输出电压范围的电源的第四实施例的电路原理图；图5是本专利技术的高性能宽输出电压范围的电源的第五实施例的电路原理图；图6是本专利技术的高性能宽输出电压范围的电源的第六实施例的电路原理图；图7是本专利技术的高性能宽输出电压范围的电源的第七实施例的电路原理图；图8是第七实施例中全波整流形成的其中一个整流通路的原理解析图一；图9是第七实施例中全波整流形成的与图8所示为同一个整流通路的原理解析图二。在附图中，各附图标记表示：10、第一整流支路；11、第一原边高频变换电路；111、第一原边绕组；112、第一副边绕组；1121、第一公共端；1122、第一输出端a；1123、第一输出端b；20、第二整流支路；21、第二原边高频变换电路；211、第二原边绕组；212、第二副边绕组；2121、第二公共端；2122、第二输出端a；2123、第二输出端b；90、第三整流支路；91、第三原边高频变换电路；911、第三原边绕组；912、第三副边绕组；9121、第三公共端；9122、第三输出端a；9123、第三输出端b；40、输出滤波器；50、电感元件；60、滤波电容；70、选通开关；81、第一电平测点；82、第二电平测点；83、第一电平测试电阻；84、第二电平测试电阻；30、串并联变换模块；31、正极连接线路；32、负极连接线路；321、参考地连接点；33、变换开关。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。解释说明1：电流沿着二极管的通流方向为正方向流通时电流能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能宽输出电压范围的电源，其特征在于，/n其包括M个整流支路，M为整数且M≥2，每个所述整流支路设有变压器、整流电路、正极输出极和负极输出极，每个所述变压器包含N个副边绕组，N为整数且N≥1，所述N个副边绕组包括至少N+1个输出端，N+1个输出端中有一个公共端，其余至少N个输出端、所述公共端与相应的整流电路形成预定电压值且且路径不同的L个整流通路，其中L≥1，每个整流通路均具有正极子和负极子，正极子形成正极输出极和负极子形成负极输出极，且L个整流通路中至少有L-1个整流通路串接有选通开关，该高性能宽输出电压范围的电源还包括串并联变换模块，所述串并联变换模块设有正极连接线路、负极连接线路和若干个变换开关；/n其中第一个所述整流支路的正极输出极与所述正极连接线路电连接，该整流支路的负极输出极通过变换开关与所述负极连接线路电连接；/n第M个所述整流支路的负极输出极与所述负极连接线路电连接，该整流支路的正极输出极通过变换开关与所述正极连接线路电连接；/n剩余第二到第M-1个整流支路的正极输出极分别通过变换开关与所述正极连接线路电连接，剩余第二到第M-1个整流支路的负极输出极分别通过变换开关与所述负极连接线路电连接；/n第K个整流支路的负极输出极与第K+1个整流支路的正极输出极通过变换开关电连接，其中K为整数，K≥1且K+1≤M。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高性能宽输出电压范围的电源，其特征在于，
其包括M个整流支路，M为整数且M≥2，每个所述整流支路设有变压器、整流电路、正极输出极和负极输出极，每个所述变压器包含N个副边绕组，N为整数且N≥1，所述N个副边绕组包括至少N+1个输出端，N+1个输出端中有一个公共端，其余至少N个输出端、所述公共端与相应的整流电路形成预定电压值且且路径不同的L个整流通路，其中L≥1，每个整流通路均具有正极子和负极子，正极子形成正极输出极和负极子形成负极输出极，且L个整流通路中至少有L-1个整流通路串接有选通开关，该高性能宽输出电压范围的电源还包括串并联变换模块，所述串并联变换模块设有正极连接线路、负极连接线路和若干个变换开关；
其中第一个所述整流支路的正极输出极与所述正极连接线路电连接，该整流支路的负极输出极通过变换开关与所述负极连接线路电连接；
第M个所述整流支路的负极输出极与所述负极连接线路电连接，该整流支路的正极输出极通过变换开关与所述正极连接线路电连接；
剩余第二到第M-1个整流支路的正极输出极分别通过变换开关与所述正极连接线路电连接，剩余第二到第M-1个整流支路的负极输出极分别通过变换开关与所述负极连接线路电连接；
第K个整流支路的负极输出极与第K+1个整流支路的正极输出极通过变换开关电连接，其中K为整数，K≥1且K+1≤M。


2.如权利要求1所述的高性能宽输出电压范围的电源，其特征在于，
在每个整流支路中，当N＝L且N≥2时，公共端与其余N个输出端之间的副边绕组匝数依次增多；
公共端、和所述公共端之间匝数最少的副边绕组的输出端两者与所述正极输出极、负极输出极之间的整流电路上分别设置二极管或者同步整流MOSFET但不设置选通开关；
剩余N-1个输出端与正极输出极之间的整流电路上设置选通开关及二极管，以及剩余N-1个输出端与负极输出极之间的整流电路上设置选通开关及二极管；或者，剩余N-1个输出端与正极输出极之间的整流电路上设置选通开关及同步整流MOSFET，以及剩余N-1个输出端与负极输出极之间的整流电路上设置选通开关及同步整流MOSFET。


3.如权利要求2所述的高性能宽输出电压范围的电源，其特征在于，在正极连接线路、负极连接线路之间并联有滤波电容，和/或正极连接线路、负极连接线路连接滤波器。


4.如权利要求3所述的高性能宽输出电压范围的电源，...

【专利技术属性】
技术研发人员：余时强，雷彪，付守栋，
申请(专利权)人：深圳英飞源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44