[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于耦合電感的輸出支路結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711112291.3
• 申請(qǐng)日: 2017-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107634645B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳桂鵬;劉雨薇;卿新林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廈門(mén)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/00
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/00;H02M3/155
• 代理公司: 廈門(mén)南強(qiáng)之路專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

一種基于耦合電感的輸出支路結(jié)構(gòu)，涉及電力電子。設(shè)有耦合電感T₁、開(kāi)關(guān)管S₃、二極管D₁、輸出電容C_o2和輸出電阻R₂；耦合電感T₁的原副邊同名端連接于端口a，原邊的異名端標(biāo)記為端口b，副邊的異名端與開(kāi)關(guān)管S₃的漏極相連；開(kāi)關(guān)管S₃的源極與二極管D₁的陽(yáng)極相連；二極管D₁的陰極與輸出電容C_o2相連，輸出電容C_o2另一端接地；輸出電阻R₂與輸出電容C_o2并聯(lián)連接。端口a、端口b分別替換Sepic和Cuk等輸入電流型單輸出直流變換器中原輸入濾波電感的兩端連接，即構(gòu)建出相應(yīng)的雙輸出直流變換器。新構(gòu)建的雙輸出變換器的輸入電流等于耦合電感T₁的原副邊電流之和，當(dāng)耦合電感T₁匝比為1︰1時(shí)，該輸入電流連續(xù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子，尤其是涉及可替換輸入電流型單輸出直流變換器中的輸入濾波電感、實(shí)現(xiàn)雙路輸出并改善原變換器性能的一種基于耦合電感的輸出支路結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，各式各樣的電子設(shè)備已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。由于不同的電子設(shè)備所需的供電電壓有所區(qū)別，需通過(guò)電力電子變換器為它們提供多種不同等級(jí)的電壓。為滿(mǎn)足該需求，可以為每個(gè)電子設(shè)備單獨(dú)配備一個(gè)單輸出變換器。然而，該方案由于需要多個(gè)獨(dú)立的變換器，將導(dǎo)致系統(tǒng)成本高、體積大。

為了減小成本和體積，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究提出了將不同變換器中的元件進(jìn)行復(fù)用的改進(jìn)方案。以多輸出直流變換器為例，通過(guò)復(fù)用電感或開(kāi)關(guān)管，變換器在提供多個(gè)電壓等級(jí)的同時(shí)減少了元件的使用數(shù)量([1]P.Patra,J.Ghosh and A.Patra,Control Scheme forReduced Cross-Regulation in Single-Inductor Multiple-Output DC-DCConverters,IEEE Trans.Ind.Electron.,vol.60,no.11,pp.5095-5104,Nov.2013；[2]D.Ma,W.Ki,C.Tsui,and P.K.T.Mok,Single-inductor multiple-output switchingconverters with time-multiplexing control in discontinuous conduction mode,IEEE Journal of Solid-State Circuits,vol.38,no.1,pp.89-100,Jan.2003；[3]G.Chen,Y.Deng,J.Dong,Y.Hu,L.Jiang,and X.He,Integrated Multiple-OutputSynchronous Buck Converter for Electric Vehicle Power Supply,IEEETrans.Veh.Technol.,vol.66,no.7,pp.5752-5761,Jul.2017)。然而，在單電感多輸出直流變換器中，如果電感電流工作在連續(xù)導(dǎo)通模式，將導(dǎo)致多路輸出電壓的動(dòng)態(tài)交叉調(diào)整率比較差；雖然該問(wèn)題可以通過(guò)設(shè)計(jì)電感工作在斷續(xù)導(dǎo)通模式下得以解決，但是此時(shí)電感電流的峰值大、導(dǎo)通損耗高。在開(kāi)關(guān)管復(fù)用的多輸出直流變換器中，可以完全獨(dú)立地控制多路輸出電壓，因此不存在交叉調(diào)整率問(wèn)題。但是，在該類(lèi)變換器中，僅開(kāi)關(guān)管數(shù)量得以減少，而重量和體積占很大比重的磁性元件的數(shù)量與獨(dú)立的多個(gè)變換器完全相同，所以系統(tǒng)的成本和體積僅得到較小改善。除此之外，在上述復(fù)用電感或開(kāi)關(guān)管的多輸出直流變換器中，開(kāi)關(guān)管為硬開(kāi)關(guān)，將造成較大的開(kāi)關(guān)損耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供將替換Sepic和Cuk等輸入電流型單輸出直流變換器中的輸入濾波電感，即可構(gòu)建出相應(yīng)的僅需一個(gè)磁芯、輸入電流連續(xù)、兩路輸出電壓獨(dú)立調(diào)節(jié)的雙輸出軟開(kāi)關(guān)直流變換器的一種基于耦合電感的輸出支路結(jié)構(gòu)。