[發(fā)明專利]一種兩級(jí)式直流變換電路、5G基站電源AC-DC變換器及其效率優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210131864.1
• 申請(qǐng)日: 2022-02-14
• 公開（公告）號(hào): CN114448270A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳一逢;周景恒;王勇軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門市愛維達(dá)電子有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/04
• 分類號(hào): H02M7/04;H02M3/00;H02M1/42
• 代理公司: 廈門原創(chuàng)專利事務(wù)所(普通合伙) 35101
• 代理人: 王桂婷

本發(fā)明公開了一種兩級(jí)式直流變換電路包括：無(wú)橋PFC電路、LLC諧振電路、控制電路。無(wú)橋PFC電路和LLC諧振電路順序連接，從無(wú)橋PFC電路的輸出端接入LLC諧振電路的輸入端的電壓為母線電壓Vbus，從LLC諧振電路的輸出端輸出的電壓為輸出電壓Vo。控制電路監(jiān)測(cè)LLC諧振電路的負(fù)載情況，并根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整LLC諧振電路的開關(guān)頻率，從而穩(wěn)定輸出電壓Vo，當(dāng)檢測(cè)到LLC諧振電路的負(fù)載突變時(shí)，通過(guò)母線電壓Vbus和LLC諧振電路的開關(guān)頻率協(xié)同調(diào)整，穩(wěn)定輸出電壓Vo。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠保證LLC諧振電路開關(guān)頻率在最佳工作頻率點(diǎn)附近，在穩(wěn)定輸出電壓的同時(shí)確保能夠達(dá)到最佳的工作效率，并減少了LLC諧振電路開關(guān)損耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及5G基站AC-DC電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種兩級(jí)式直流變換電路、5G基站電源AC-DC變換器及其效率優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的爆炸性增長(zhǎng)，不同的設(shè)備之間的相互連接，不斷涌現(xiàn)出的各種新業(yè)務(wù)場(chǎng)景，都表明5G時(shí)代的到來(lái)。對(duì)比5G基站與4G基站由于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不同，5G RAN(無(wú)線接入網(wǎng))架構(gòu)不再是由4G/LTE(長(zhǎng)期演進(jìn))的BBU(基帶處理單元)、RRU(射頻拉遠(yuǎn)單元)兩級(jí)結(jié)構(gòu)組成，而是重構(gòu)為三個(gè)重要的功能實(shí)體CU(集中單元)更像是一個(gè)服務(wù)器將BBU的非實(shí)時(shí)部分分割出來(lái)，重新定義為CU，負(fù)責(zé)處理非實(shí)時(shí)協(xié)議和服務(wù)。DU(分布單元)是將BBU的剩余功能重新定義為DU，負(fù)責(zé)處理物理層協(xié)議和實(shí)時(shí)服務(wù)。AAU(有源天線單元)是從4G到5G中最大改變的部分，BBU的部分物理層處理功能與原RRU及無(wú)源天線合并為AAU。并且AAU采用Massive MIMO(大規(guī)模多輸入多輸出)技術(shù)，的AAU單扇區(qū)輸出功率由4G的40W-80W上升到200W甚至更高，同時(shí)由于處理的數(shù)據(jù)量大幅度增加，BBU(基帶處理單元)(或者在5G某些組網(wǎng)模式下被拆分為CU和DU)的功率也大幅增加，其功率已經(jīng)超過(guò)1000W。對(duì)于目前較流行的5G基站組網(wǎng)方式：3扇區(qū)AAU+1個(gè)BBU，假設(shè)AAU效率為20％，那么5G基站供電的通信電源的輸出功率大約為：Pout＝(3*200)/0.2+1000＝4000W而原由4G基站供電的通信電源輸出功率為2000W～3000W。輸出功率大幅提升。

5G基站AC-DC電源，是屬于通信電源中的核心模塊。將380V/220V的交流電變換為-48V直流電的通信電源模塊。采用雙級(jí)式AC-DC變換器的形式通常由兩級(jí)以上變換器組合而成。前級(jí)由AC-DC變換器組成，后級(jí)由DC-DC變換器組成。傳統(tǒng)的DC-DC輸出環(huán)節(jié)常采用LLC諧振變換電路，當(dāng)負(fù)載重的時(shí)候，閉環(huán)系統(tǒng)減少開關(guān)頻率提高輸出電壓增益，當(dāng)負(fù)載比較輕的時(shí)候需要系統(tǒng)增加開關(guān)頻率，以減小增益以達(dá)到穩(wěn)定電壓目的，PWM(脈沖寬度調(diào)制)占空比始終保持為50％，但是需要不斷地改變開關(guān)頻率，增加了電路開關(guān)損耗，同時(shí)，無(wú)法保證在任何負(fù)載情況下都能工作在最大效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種效率優(yōu)化的兩級(jí)式直流變換電路。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種兩級(jí)式直流變換電路，應(yīng)用于5G基站AC-DC電源，包括：無(wú)橋PFC電路、LLC諧振電路、控制電路；

所述無(wú)橋PFC電路和LLC諧振電路順序連接，從所述無(wú)橋PFC電路的輸出端接入所述LLC諧振電路的輸入端的電壓為母線電壓Vbus，從所述LLC諧振電路的輸出端輸出的電壓為輸出電壓Vo；

所述控制電路監(jiān)測(cè)所述LLC諧振電路的負(fù)載情況，并根據(jù)所述負(fù)載情況調(diào)整所述LLC諧振電路的開關(guān)頻率，從而穩(wěn)定所述輸出電壓Vo，當(dāng)檢測(cè)到所述LLC諧振電路的負(fù)載突變時(shí)，通過(guò)所述母線電壓Vbus和所述LLC諧振電路的開關(guān)頻率協(xié)同調(diào)整，穩(wěn)定所述輸出電壓Vo。

在一些實(shí)施例中，所述控制電路包括開關(guān)頻率調(diào)整模塊，

當(dāng)負(fù)載由輕載突變?yōu)橹剌d時(shí)，對(duì)所述LLC諧振電路的開關(guān)頻率進(jìn)行限制，并切換成通過(guò)調(diào)整所述母線電壓Vbus來(lái)穩(wěn)定所述輸出電壓Vo；