[发明专利]一种高效率高功率密度电源

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源领域，更具体地说，涉及一种高效率高功率密度电源。

背景技术

随着开关电源技术的发展，高频化、高效率、高功率密度已经成为开关电源的发展趋势。高频化能够有效的减小开关电源体积，然而频率过高会带来开关管损耗增大的问题，不利于提高电源的效率。交错并联谐振电路作为一种特殊的电路拓扑，既能满足高频化的要求，又能达到较高的变换效率，在高效率发展趋势的推动下，已经被业界广泛采用。

为了实现高功率密度，本领域常常采用降压式变换电路加交错并联谐振电路。该方案可以利用降压式变换电路优化了交错并联谐振电路的设计，也解决了交错并联谐振电路在控制上的问题。同时，交错并联谐振电路可使得输出电流频率加倍，纹波电流大为减小，有利于滤波电容体积的减小，从而实现电源体积的小型化，提高功率密度。但是，增加降压式变换电路也会带来功率损耗，因此整个电源的效率难以进一步提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的包含降压式变换电路和交错并联谐振电路的电源，难以同时兼顾高功率密度和高效率的缺陷，提供一种高效率高功率密度电源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种高效率高功率密度电源，包括相互串联的前级拓扑电路和次级拓扑电路，所述高效率高功率密度电源进一步包括连接到所述前级拓扑电路和次级拓扑电路之间的切换模块，所述切换模块用于基于控制信号导通或断开以短路或接通所述前级拓扑电路。

在本发明所述的高效率高功率密度电源中，所述前级拓扑电路包括降压式变换电路或升压式变换电路；所述后级拓扑电路包括交错半桥谐振电路、交错全桥谐振电路或移相全桥电路。

在本发明所述的高效率高功率密度电源中，所述高效率高功率密度电源包括与所述切换模块通信连接的控制信号生成模块，所述控制信号生成模块用于接收电源运行参数设定并基于所述电源运行参数设定生成所述控制信号。

在本发明所述的高效率高功率密度电源中，所述切换模块包括与所述前级拓扑电路并联的开关器件。

在本发明所述的高效率高功率密度电源中，所述前级拓扑电路是降压式变换电路，所述次级拓扑电路是交错并联谐振电路；所述降压式变换电路和交错并联谐振电路相互串联，所述切换模块连接到所述降压式变换电路和交错并联谐振电路之间，且所述切换模块用于基于所述控制信号导通或断开以短路或接通所述降压式变换电路。

在本发明所述的高效率高功率密度电源中，所述高效率高功率密度电源包括与所述切换模块通信连接的控制信号生成模块，所述控制信号生成模块用于接收电源运行参数设定并基于所述电源运行参数设定生成所述控制信号。

在本发明所述的高效率高功率密度电源中，所述切换模块包括与所述降压式变换电路并联的开关器件。

在本发明所述的高效率高功率密度电源中，所述切换模块包括金属氧化物半导体场效应晶体管，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极连接到所述控制信号生成模块，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的源极和漏极分别连接到所述降压式变换电路的输入端和输出端。

在本发明所述的高效率高功率密度电源中，所述切换模块包括继电器，所述继电器的控制端连接到所述控制信号生成模块，所述继电器的动触头和静触点分别连接到所述降压式变换电路的输入端和输出端。

在本发明所述的高效率高功率密度电源中，所述切换模块包括三极管，所述三极管的基极连接到所述控制信号生成模块，所述三极管的发射极和集电极分别连接到所述降压式变换电路的输入端和输出端。

实施本发明的高效率高功率密度电源，通过切换模块短路或接通所述前级拓扑电路，使得在某些设定条件下前级拓扑电路不工作以降低损耗并进一步提高效率，而在另一些设定条件前级拓扑电路工作实现高功率密度，从而同时兼顾电源的高功率密度和高效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的高效率高功率密度电源的第一实施例的逻辑框图；

图2是本发明的高效率高功率密度电源的第二实施例的逻辑框图；

图3是本发明的高效率高功率密度电源的第二实施例的电路图；

图4是本发明的高效率高功率密度电源的第三实施例的切换模块的电路图；

图5是本发明的高效率高功率密度电源的第四实施例的切换模块的电路图；

图6是本发明的高效率高功率密度电源的第五实施例的逻辑框图。

具体实施方式