[实用新型]一种多路输出直流-直流变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及直流-直流变换器，尤其是大功率全桥软开关隔离型多路输出直流-直流变换器。

背景技术

多路输出的直流-直流变换器有着极为广泛的应用，对多路输出的直流-直流变换器的基本要求有高效率，低成本，小体积，控制方法简单，输入输出隔离以及各路输出电压均可调节等。目前，已有多种技术可以同时满足上述的一种或多种需求，然而，这些技术中大都利用了一个或两个功率开关管来形成正激或反激电路，不能应用于大功率输出场合。例如，名为“一种多路输出直流/直流变换器及变换方法”，公告号1389971，公告日2003年1月8日的中国专利，通过两个结构对称的单端隔离变换器对输入电压进行变换，将两个隔离变换器输出端相并联，形成共用的第一级低压直流母线，再将多个直流-直流变换单元的输入端与低压直流母线连接，得到多路电压可调节的直流输出。该电路结构简单，成本低，但由于仅使用单个功率开关管进行功率变换，难以应用于大功率场合。

在需要大功率多路输出的场合，通常使用全桥变换器进行功率变换。但是，若每一路输出使用一个全桥变换器进行功率变换，则N路可调节输出需要4N个功率开关管，导致系统结构复杂，成本过高，体积过大。为解决上述问题，一种常用的大功率多路输出全桥直流-直流变换器如图1所示，它包括了由变压器原边侧绕组n_p和反并联有二极管的功率开关管Q₁-Q₄组成的输入电路，由变压器副边侧绕组n_s1、二极管组成的整流桥D_s1、滤波电感L_o1，滤波电容C_o1组成的主输出，以及由变压器副边绕组n_si、整流桥D_si、辅助功率开关管Q_oi、滤波电感L_oi，滤波电容C_oi和续流二极管D_i组成的辅助输出，其中N为大于等于2的整数。通过对功率开关管Q₁-Q₄进行移相控制，可以调节第一路输出电压，同时可以在一定范围内实现功率开关管的零电压开通；通过对辅助功率开关管Q_oi进行PWM控制，可以调节第2至第N路输出电压。这种全桥隔离型直流-直流变换器仅使用了N+3个功率开关管，就可以得到N路输出电压，结构简单。但是，该电路存在许多缺点：需要额外的电路来控制辅助功率开关管；仅当第一路输出满载时，其它的各路输出才能完全可调；并且所有副边绕组均处于同一变压器内，不便于输出路数的扩充。

名为“一种隔离型多路输出直流-直流变换器”，公开号1790887，公开日2006年6月21目的中国专利申请，提出了一种结构简单且适用于中大功率场合的多路输出直流-直流变换器。该发明在全桥变换器的第一逆变桥臂中点与电源负端之间接有第一路输出电路，在第二逆变桥臂中点与电源负端之间接有第二路输出电路，在第一逆变桥臂与第二逆变桥臂的中点之间接有第三路输出电路。其中第一路输出电压依靠第一逆变桥臂的占空比调节，第二路输出电压依靠第二逆变桥臂的占空比调节，第三路输出依靠第一逆变桥臂与第二逆变桥臂之间的相移来调节。通过增加一个新的桥臂，可以在桥臂中点与电源负端及相邻桥臂中点之间增加两个新的输出，该技术理论上可以用N个功率开关管实现N-1路输出。该技术的缺点是：第一输出与第二输出实际上是由半桥变换器进行功率变换的，输出能力不及全桥变换器；各路输出均处于不对称工作状态，变压器利用不充分；各输出之间互相影响，耦合严重；控制策略涉及占空比与移相之间的配合，实现困难；并且控制策略随输出路数的增加而变得更为复杂，不利于输出路数的扩充。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种多路输出直流-直流变换器，该变换器可以提供多路精确可调的输出，且各路输出均具有与全桥变换器相当的功率容量，能够提高效率与功率密度；并具有简单的主电路结构以及控制方法，便于进行输出路数的扩充。

本实用新型提供的多路输出直流-直流变换器，其特征在于：它包括公共逆变桥臂、N个独立逆变桥臂以及N路输出电路，N为大于等于2的整数；

N个独立逆变桥臂具有同样的结构，均包括两个带有反并联二极管的第一、第二功率开关管；每个独立逆变桥臂的第一功率开关管的漏极与电源正端相连，源极与第二功率开关管的漏极相连；第二功率开关管的源极与电源负端相连；第一功率开关管源极与第二功率开关管漏极之间的连结点作为该独立逆变桥臂的中点；