一种主电感共用电源电路及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种主电感共用电源电路包括多个电路组件、主电感、开关及用于控制开关工作状态的控制器；在开关处于闭合状态时，开关与输入电源、主电感形成回路，为主电感充电；多个电路组件中的电容、变压器原边绕组及开关形成多个回路；当开关处于断开状态时，输入电源、主电感、多个电路组件中的电容及变压器原边绕组形成多个回路，输入电源及充电后的主电感同时为多个电路组件中的电容，变压器将原边绕组获得电能感应至副边绕组中，提供电能输出。与现有技术相比，本申请的主电感共用电源电路，具有很好的扩展性，可提供更宽范围的电压/功率输出，能够达到的电能转化率高，同样电能转化率本申请成本更低、稳定性更好。稳定性更好。稳定性更好。

【技术实现步骤摘要】
一种主电感共用电源电路及其实现方法


[0001]本专利技术涉及电能转换
，尤其涉及一种较大功率场景下的电源电路技术。

技术介绍

[0002]现有技术中应用在较大功率(一般称大于200瓦为较大功率)或大功率场景下的电源模块包括前后两级电路，前级一般采用基于Boost整流器或者等效于Boost电路的各种拓扑电路实现功率因数跟踪(也称为PFC)，主流的PFC拓扑方案为三相三线制三电平VIENNA(例如还包括：两路交错并联三相三线制三电平VIENNA、单相交错式三相三线制三电平VIENNA)，图腾柱拓补电路，Boost电路(例如还包括：交错式Boost，单相电适用)；后级DC
‑
DC的方案一般通过基于全桥或者半桥的电路拓扑方式(例如：两组交错式串联二电平全桥LLC、两组交错式并联二电平全桥LLC、三电平移相全桥、两组二电平LLC全桥串联、两组二电平三相交错LLC串联、三电平LLC半/全桥等)实现降压/稳压。
[0003]同时，现有的大功率电源是用前级PFC+后级DC
‑
DC实现的大功率电源。在单体电源越来越大的过程中。必须把单个PFC电路的功率越做越大，也必须把单体DC
‑
DC的功率越做越大。
[0004]参附图1所示现有技术中电源模块的前级实现PFC的拓扑电路，具体为三相三线制三电平VIENNA电路的连接示意图，参图2所示为现有技术中的电源模块的后级DC
‑
DC拓扑电路，实现电源模块的稳压/隔离，具体为两组交错式串联二电平全桥LLC的连接示意图，即图1及图2的前后级电路共同实现电源模块为负载提供电能的功能，仅从图1及图2中即可看出，现有技术的电源模块电路元器件多，电路连接复杂，必然会导致成本高，电路稳定性弱，在能量转换/传输过程中损耗大，电能转换率低等问题，同时设计出即能够承载比较大的功率，又能实现比较高的转化效率的适应大功率电源场景的电源电路也是业内难题。

技术实现思路

[0005]本申请的一个目的是提供一种主电感共用电源电路，可以解决现有技术中电源电路转化率低、成本高、稳定性弱等问题，同时还可以设计出即能够承载比较大的功率，又能实现比较高的转化效率的适应大功率电源场景的电源电路。
[0006]本申请提供一种主电感共用电源电路，所述电源电路包括n个电路组件(n为大于等于2小于等于12的自然数)、主电感、开关、控制器及信息采集模块；所述电路组件包括：电容、变压器、输出半波整流模块：
[0007]所述电路组件的电容及变压器原边绕组端进行串联连接，所述变压器副边绕组端为提供电能输出端，其中一端与输出半波整流模块相连接；
[0008]所述n个电路组件中每个电路组件内的电容及变压器原边绕组串联连接，电路组件之间并联连接；
[0009]输入电源的一端与所述主电感的一端相连接，所述主电感的另一端与所述n个电路组件的每个电容的一端及所述开关的一端相连接；所述n个电路组件的每个变压器的原
边绕组非与电容串联连接的一端均与所述开关的另一端及输入电源的另一端相连接；
[0010]所述信息采集模块用于采集所述电源电路输入和/或输出端的信息；
[0011]所述控制器与所述信息采集模块及所述开关相连接，用于根据所述信息采集模块采集的信息及负载对电源电路的输出需求，生成包括所述开关占空比及频率的控制信息，并控制所述开关执行所述控制信息。
[0012]优选地，所述电源电路输入电压最大值V
入
与输出电压最大值V
出
的比例为V
入
∶V
出
＝0.2
‑
8，输出功率大于200W时，所述n个电路组件的n个电容的参数范围为30nF
‑
3μF，所述n个电路组件的n个变压器原边绕组电感量范围为10μH
‑
1000μH，所述n个变压器原边/副边绕组比例范围为R
原
∶R
副
＝1∶5
‑
5∶1。
[0013]优选地，所述电源电路输入电压最大值与输出电压最大值的比例为V
入
∶V
出
＝0.2
‑
1.0，输出功率200W
‑
1000W时，所述n个电路组件的n个变压器原边绕组的电感量范围为10μH
‑
1000μH，所述n个变压器原边/副边绕组比例范围为R
原
∶R
副
＝1∶5
‑
1∶1；所述n个电路组件的n个电容的参数范围为100nF
‑
3μF。
[0014]优选地，所述电源电路输入电压最大值与输出电压最大值的比例为V
入
∶V
出
＝5.0
‑
8.0，输出功率1000W
‑
2000W时，所述n个电路组件的n个变压器原边电感量范围为50μH
‑
250μH，所述n个变压器原边/副边绕组比例范围为R
原
∶R
副
＝2∶1
‑
5∶1；所述n个电路组件的n个电容参数范围为200nF
‑
800nF。
[0015]优选地，所述电源电路输入电压最大值与输出电压最大值的比例为V
入
∶V
出
＝0.5
‑
1.5，输出功率1000W
‑
2000W时，所述n个电路组件的n个变压器原边电感量范围为30μH
‑
1000μH，所述n个变压器原边/副边绕组比例范围为R
原
∶R
副
＝1∶2
‑
2∶1；所述n个电路组件的n个电容参数范围为50nF
‑
3μF。
[0016]优选地，所述电源电路的输入电压最大值与输出电压最大值的比例为V
入
∶V
出
＝2.0
‑
5.0，输出功率2000W
‑
10000W时，所述n个电路组件的n个变压器原边电感量范围为50μH
‑
250μH，所述n个变压器原边/副边绕组比例范围为R
原
∶R
副
＝1∶1
‑
2∶1；所述n个电路组件的n个电容参数值范围为200nF
‑
800nF。
[0017]优选地，所述电源电路的主电感配合开关参与实现功率因数跟踪的同时，还根据输入电压大小及电源电路输出电压要求的大小实现升压及降压的动态调整。
[0018]优选地，在所述电源电路的输入电源为交流电时，所述电源电路还包括为所述主电感提供直流电输入的输入整流模块。
[0019]优选地，所述电源电路还包括输入电容，所述输入电容的一端与所述主电感的一端及输入电源的一端相连接，所述输入电容的另一端与所述开关的接地端及输入电源的另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主电感共用电源电路，其特征在于，所述电源电路包括n个电路组件(n为大于等于2小于等于12的自然数)、主电感、开关、控制器及信息采集模块；所述电路组件包括：电容、变压器、输出半波整流模块；所述n个电路组件中每个电路组件内的电容及变压器原边绕组串联连接，电路组件之间并联连接；输入电源的一端与所述主电感的一端相连接，所述主电感的另一端与所述n个电路组件的每个电容的一端及所述开关的一端相连接；所述n个电路组件的每个变压器的原边绕组非与电容串联连接的一端均与所述开关的另一端及输入电源的另一端相连接；所述变压器副边绕组的其中一端与所述输出半波整流模块相连接，所述输出半波整流模块另一端及所述变压器副边绕组的另一端为所述电路组件的输出端；所述信息采集模块用于采集所述电源电路输入和/或输出端的信息；所述控制器与所述信息采集模块及所述开关相连接，用于根据所述信息采集模块采集的信息及负载对电源电路的输出需求，生成包括所述开关占空比及频率的控制信息，并控制所述开关执行所述控制信息。2.根据权利要求1所述的主电感共用电源电路，其特征在于，所述电源电路输入电压最大值V
入
与输出电压最大值V
出
的比例为V
入
:V
出
＝0.2
‑
8，输出功率大于200W时，所述n个电路组件的n个电容的参数范围为30nF
‑
3μF，所述n个电路组件的n个变压器原边绕组电感量范围为10μH
‑
1000μH，所述n个变压器原边/副边绕组比例范围为R
原
:R
副
＝1:5
‑
5:1。3.根据权利要求2所述的主电感共用电源电路，其特征在于，所述电源电路输入电压最大值与输出电压最大值的比例为V
入
:V
出
＝0.2
‑
1.0，输出功率200W
‑
1000W时，所述n个电路组件的n个变压器原边绕组的电感量范围为10μH
‑
1000μH，所述n个变压器原边/副边绕组比例范围为R
原
:R
副
＝1:5
‑
1:1；所述n个电路组件的n个电容的参数范围为100nF
‑
3μF。4.根据权利要求2所述的主电感共用电源电路，其特征在于，在所述电源电路输入电压最大值与输出电压最大值的比例为V
入
:V
出
＝5.0
‑
8.0，输出功率1000W
‑
2000W时，所述n个电路组件的n个变压器原边电感量范围为50μH
‑
250μH，所述n个变压器原边/副边绕组比例范围为R
原
:R
副
＝2:1
‑
5:1；所述n个电路组件的n个电容参数范围为200nF
‑
800nF。5.根据权利要求2所述的主电感共用电源电路，其特征在于，所述电源电路输入电压最大值与输出电压最大值的比例为V
入
:V
出
＝0.5
‑
1.5，输出功率1000W
‑
2000W时，所述n个电路组件的n个变压器原边电感量范围为30μH
‑
1000μH，所述n个变压器原边/副边绕组比例范围为R
原
:R
副
＝1:2
‑
2:1；所述n个电路组件的n个电容参数范围为50nF
‑
3μF。6.根据权利要求2所述的主电感共用电源电路，其特征在于，所述电源电路的输入电压最大值与输出电压最大值的比例为V
入
:V
出
＝2.0
‑
5.0，输出功率2000W
‑
10000W时，所述n个电路组件的n个变压器原边电感量范围为50μH
‑
250μH，所述n个变压器原边/副边绕组比例范围为R
原
:R
副
＝1:1
‑
2:1；所述n个电路组件的n个电容参数值范围为200nF
‑
800nF。7.根据权利要求1至6所述的主电感共用电源电路，其特征在于，所述电源电路的主电感配合开关参与实现功率因数跟踪的同时，还根据输入电压大小及电源电路输出电压要求的大小实现升压及降压的动态调整。8.根据权利要求7所述的主电感共用电源电路，其特征在于，在所述电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏昕，毕硕威，
申请(专利权)人：深圳易能时代科技有限公司，
类型：发明
国别省市：