[發明專利]多變換器的輸出可級聯的開關電源

有效

• 申請號: 201110253193.8
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102281007A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 劉闖
• 申請（專利權）人: 劉闖
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/49
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技術領域

本發明涉及一種多變換器的輸出可級聯的開關電源，尤其涉及一種電壓可在較寬范圍內連續調節、具有低壓帶大負載能力的、可級聯使用的大功率開關電源。?

背景技術

目前，市場上常用的電化學電源為了滿足各種要求，所用的開關電源需要在較大范圍內(通常為0.1～100V)輸出電壓可調，而且在輸出電壓為0.1V時，仍要求輸出電流可達到額定值。由于所采用的開關器件和變壓器等的損耗，輸出電壓較低、輸出功率較小時，開關電源的整體效率很低，而且在低電壓(通常1V以下)時，很難達到額定電流輸出。為了適應更為廣泛的應用場合，對于同型號的大功率開關電源要求可并聯或串聯使用，這就要求開關電源具有均壓和均流的能力。?

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足，提出一種較寬范圍內電壓連續可調的大功率電源，采用多組變換器的拓撲結構，可滿足在低壓時輸出額定電流的工況。?

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：多組變換器、整流器、高頻變壓器、驅動模塊、電源控制器、均聯控制器，其中：多組變換器用于將直流轉換為交流；整流器用于將交流變換為直流；高頻變壓器用于升壓或降壓；驅動模塊用于選擇并驅動變換器的開關器件；電源控制器用于輸出單個電源單體的控制信號；均聯控制器用于級聯多臺該開關電源。?

所述的多組變換器可采用全橋變換器或半橋變換器，根據輸出電壓的范圍確定變換器的數量，具體是根據所要求的可輸出額定電流的最低電壓。增加變換器的數量，也可以提高開關電源的整體效率，多組變換器的結構要相同。?

所述的整流器可采用全橋整流形式或半橋整流形式。?

所述的高頻變壓器初級繞組的數量與多組變換器的數量相同，若采用全橋變換器，每個初級繞組不用中間抽頭，若采用半橋變換器，每個初級繞組需增加中間抽頭，次級繞組的形式由整流器的結構決定，全橋整流器不需要中間抽頭，半橋整流器需中間?抽頭。?

所述的驅動模塊由驅動電路、光耦、及光耦的使能信號組成，每一個開關器件對應一個驅動電路、光耦及其使能信號，光耦的使能信號由選擇信號與級聯信號與門后決定，通過控制光耦的使能來控制變換器是否工作。驅動電路由驅動芯片與驅動變壓器組成，驅動芯片增強了信號的驅動能力，驅動變壓器初級側有一個繞組，次級側有兩個繞組，將一組驅動信號變換為兩組互補的驅動信號，用來驅動一個橋臂的上、下兩個開關器件。當光耦不使能時，驅動變壓器的輸出無法產生電壓差，也就無法驅動開關器件，開關器件處于關斷狀態，相應的變換器不工作。?

所述的電源控制器只有一個，驅動多組變換器，設定一個基本變換器，該變換器一直保持工作狀態，對該變換器采樣，以決定電源控制器下一時刻輸出的驅動信號。?

所述的級聯控制器控制多臺開關電源，可使得多臺開關電源并聯或串聯輸出，每個開關電源設置輸出電壓的采樣端口、輸出電流的采樣端口、級聯信號端口、“獨立/級聯開關”。?

如果“獨立/級聯開關”處于“獨立”狀態，級聯信號就處于高，光耦的使能信號由選擇信號決定；如果“獨立/級聯開關”處于“級聯”狀態，將由級聯控制器控制該信號，使得該開關電源正常工作，輸出“高”級聯信號，若該開關電源不工作，輸出“低”級聯信號。?

串聯時，將各開關電源輸出電壓的采樣端口和級聯信號端口連接到級聯控制器，級聯控制器比較各輸出電壓，得到最小的輸出電壓，設定一個允許的限值，在限制范圍內的開關電源繼續工作，超過限值的開關電源的級聯信號為低，該開關電源的所有驅動模塊的光耦將不使能，該開關電源處于失效狀態，每次采樣到輸出電壓的數據要進行此操作；并聯時，采樣輸出電流進行比較，得到最小的輸出電流，設定一個允許的限值，在限值范圍內的開關電源繼續工作，超過限值的開關電源的級聯信號為低，該開關電源的所有驅動模塊中光耦將不使能，每次采樣到輸出電流的數據要進行此操作。?

級聯控制器對于輸出電壓或電流的采樣，采樣頻率要高一些，與逆變器的開關頻率接近為宜。?

光耦使能信號中的選擇信號由開關電源的輸出電壓決定，各變換器是并聯結構，向高頻變壓器初級側繞組輸入的電壓波形完全相同，保持同步，相當于初級繞組并聯，從而改變高頻變壓器初級側與次級側繞組的匝數比，工作的變換器越多，初級側與次?級側匝數比越低，輸出電壓越高。?

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：第一、開關電源可在較寬的電壓范圍內連續調節；第二、低壓時仍可以輸出額定電流；第三、采用多逆變器結構，開關電源整體效率較高；第四、設計了均壓、均流的級聯控制電路，單體開關電源可實現串聯和并聯同時使用，增大電源的容量。?