[发明专利]开关模式电源、基站以及操作开关模式电源的方法

说明书

一种开关模式电源，包括开关模式转换器（12）和用于控制开关模式转换器的控制器(16)，所述开关模式转换器被提供用于将输入电压(V_in)转换成输出电压(V_out)，并且在初级侧上包含初级绕组（X₁）和在初级绕组上连接输入电压的基于可控开关的电路（31），并且在次级侧上包含耦合到初级绕组的次级绕组（X₂）和连接在次级绕组上的电容性元件（C），其中输出电压作为电容性元件上的电压获得。初级绕组包括第一绕组部分(n_p1)和至少一个另外绕组部分(n_p2)；并且基于开关的电路包括可控开关(Q₁₁,Q₄₁,Q₁₂,Q_42,Q₂₁,Q₃₁)，可控开关(Q₁₁,Q₄₁,Q₁₂,Q_42,Q₂₁,Q₃₁)（i）能够控制开关模式转换器的占空比并且（ii）能够在第一操作状态（其中输入电压仅连接在第一绕组部分上）与至少第二操作状态（其中输入电压连接在第一和至少一个另外绕组部分上）之间切换，由此实现两个不同变压比(n₁,n₂)之间的切换。控制器包括：第一控制布置(51,52)，第一控制布置(51,52)（i）连接成监测开关模式转换器的输出电压(V_out)，并且（ii）操作上连接到可控开关以响应于监测的输出电压和参考电压使用PID反馈控制来控制可控开关切换以便由此控制占空比；以及第二控制布置（16a），第二控制布置（16a）（i）连接成监测开关模式转换器的输入电压(V_in)，并且（ii）操作上连接到可控开关以响应于监测的输入电压而控制可控开关在第一操作状态与至少第二操作状态之间切换。

技术领域

本技术领域一般涉及开关模式电源(SMPS:es)和操作开关模式电源的方法。开关模式电源可被安装在移动通信网络的基站中。

背景技术

使用具有恒定占空比的固定比转换器中间总线转换器(IBC)引起输出电压取决于输入电压范围而在大范围中变化。这对输入电压范围施加限制，以便避免对由IBC提供的负载转换器的下游点的过电压。通过控制和切换变压比，可减小输出电压范围。

在大多数SMPS拓扑中，输出电压与输入电压成正比，V_O∝nDV_I，其中D是占空比，并且如果在SMPS中使用变压器，则n是变压比。

缺少对输出电压的控制的固定比转换器或中间总线转换器(又称为未调节转换器)以固定的最大化占空比运行。这产生最大化的功率效率，因为除了在切换期间所需的停工时间以外，转换器在几乎100％的时间传递能量。用这种策略，输出电压根据以上公式随输入电压变化。通过称为负载调节器的点的第二层SMPS来处理电压的窄调节：这种功率体系结构称为中间总线体系结构，见美国专利No.7787261B1。

半调节转换器以降低功率效率的变化的占空比为代价来补偿变化的输入电压(线性调节)。负载影响输出电压，并且输出电压随负载增大而降低，也称为电压降。由于SMPS的输出端具有LC滤波器，所以负载瞬变引起输出电压振荡，其中只有固有的寄生电阻抑制振荡。

在上文引用的美国专利No.7787261B1中描述的准调节总线转换器只在输入电压范围的一部分中被线性调节，而在输入电压范围的其它部分中，使用100％占空比而不调节转换器。这产生增加的输入电压范围而不增加输出电压范围。

输出调节转换器通过输出电压的反馈来补偿变化的负载条件和输入电压变化。经常采用电压前馈控制以便减少由于输入电压瞬变的输出电压扰动。这种类型的调节以较低效率为代价提供最稳定的输出电压。

发明内容