本發(fā)明涉及一種輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)的基于推挽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變換器，屬于電源控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前對(duì) Buck、 Buck-Boost 型直流變換技術(shù)的研究，已取得了顯著的研究成果。 Buck 型拓?fù)浔举|(zhì)上屬于降壓性質(zhì)的拓?fù)?，特別用來(lái)實(shí)現(xiàn)中大容量電能的逆變，廣泛應(yīng)用于各工業(yè)場(chǎng)合，如不間斷電源等；Buck-Boost 型拓?fù)浔举|(zhì)上屬于升/降壓性質(zhì)的拓?fù)?，僅適合用來(lái)實(shí)現(xiàn)小容量電能的逆變。但在一些中、高功率與高電壓下場(chǎng)合下，Buck、Buck-Boost型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就無(wú)法滿足要求，特別是一些低壓轉(zhuǎn)高壓同時(shí)需要電壓大范圍調(diào)節(jié)的場(chǎng)合。在低壓轉(zhuǎn)高壓場(chǎng)合，同時(shí)需要輸出電壓可以根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，直流變換器開關(guān)管以及變壓器將直接承受較大的電流以及電壓應(yīng)力，如果采用Buck、Buck-Boos拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將增加成本，對(duì)期間的選型、變壓器溫升、變壓器體積以及系統(tǒng)的穩(wěn)定造成一定的影響。在推挽變換器拓?fù)渲凶儔浩骶哂袃蓚€(gè)功率管，同時(shí)具有變壓器磁芯雙向激勵(lì)，磁芯利用率高、開關(guān)管電壓應(yīng)力為正激變換器的一半，開關(guān)管采用場(chǎng)效應(yīng)管可以有效減緩因變壓器磁飽和而帶來(lái)的變換器損壞，采用場(chǎng)效應(yīng)管可以省掉正激變換器的磁復(fù)位電路。在低壓轉(zhuǎn)高壓的場(chǎng)合，同時(shí)需要輸出電壓可以根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，對(duì)于傳統(tǒng)的推挽變換器，單個(gè)變壓器將直接限制電壓可調(diào)節(jié)精度以及高壓情況下單個(gè)變壓器的溫升以及穩(wěn)定性將受到影響。

市場(chǎng)上存在的類似于組合式直直變換器，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由多路推挽變換器組成，其原邊輸入部分并聯(lián)，開關(guān)管相互獨(dú)立控制，副邊串聯(lián)，再通過(guò)整流、濾波輸出。這種變換器由于其開關(guān)管需要單獨(dú)控制，需要為每一個(gè)開關(guān)管增加驅(qū)動(dòng)電路，若有N（N≥2）路推挽電路組合成直直變換器，此時(shí)就需要2N塊開關(guān)管，同時(shí)需要增加2N路開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路。由于單獨(dú)一個(gè)推挽變換器需要兩路相位差為180度的PWW信號(hào)進(jìn)行邏輯控制，這樣就會(huì)增加控制難度，成本也會(huì)大幅上升，不利于市場(chǎng)推廣，另外由于開關(guān)管存在開關(guān)損耗，所以其自身?yè)p耗也將成倍增加，導(dǎo)致其效率下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)的基于推挽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變換器，將2N個(gè)開關(guān)管用2個(gè)開關(guān)代替，這樣將在同樣功率下以及輸出電壓下成本得到降低，減少開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)減少PWM信號(hào)的輸出通道數(shù)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)的基于推挽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變換器，包括外部直流電壓源、兩個(gè)功率管、推挽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)升壓電路和整流濾波電路；所述推挽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)升壓電路包括四路推挽變換器，四路推挽變換器的原邊的同名端均連接功率管Q1的漏極，原邊的異名端均連接功率管Q2的漏極，實(shí)現(xiàn)四路推挽變換器的原邊的并聯(lián)；所述四路推挽變換器的副邊均連接一路整流濾波電路，四路整流濾波電路的濾波電容相互串聯(lián)實(shí)現(xiàn)四路推挽變換器的副邊的串聯(lián)。

前述的外部直流電壓源由直流電源P與輸入濾波電容Cin組成，直流電源P的正極連接輸入濾波電容Cin的正極，直流電源P的負(fù)極連接輸入濾波電容Cin的負(fù)極。

前述的功率管Q1的源極連接直流電源P的負(fù)極，所述功率管Q2的源極連接直流電源P的負(fù)極。

前述的四路推挽變壓器的第三端口連接至輸入濾波電容Cin的正極。

前述的整流濾波電路為橋式整流濾波電路，包括四個(gè)二極管，一個(gè)濾波電容和一個(gè)濾波電感，其中，四個(gè)二極管中兩兩首尾相連后，陰極對(duì)接，陽(yáng)極對(duì)接，輸出端串聯(lián)濾波電感和濾波電容。

前述的每個(gè)二極管并聯(lián)一組相串聯(lián)的電阻和電容。

前述的兩個(gè)功率管通過(guò)兩個(gè)幅值相等、脈寬可調(diào)、相位反向180度的PWM脈沖信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

本發(fā)明將以往多個(gè)開關(guān)管用2個(gè)開關(guān)管代替，這樣將在同樣功率下以及輸出電壓下成本得到降低，減少開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)減少PWM信號(hào)的輸出通道數(shù)，只需2路相位差為180度的PWM信號(hào)，降低電路控制難度。由于只有2個(gè)開關(guān)管，所以開關(guān)管的交流損耗也得到降低，提高變換器的效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)的基于推挽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變換器的電路圖；

圖2為本發(fā)明的變換器功率管Q1導(dǎo)通Q2關(guān)斷時(shí)的穩(wěn)態(tài)電路圖；

圖3為本發(fā)明的變換器功率管Q2導(dǎo)通Q1關(guān)斷時(shí)的穩(wěn)態(tài)電路圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明的輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)的基于推挽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變換器，包括外部直流電壓源、兩個(gè)功率管、推挽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)升壓電路和整流濾波電路。具體的，

外部直流電壓源由直流電源P與輸入濾波電容Cin組成，直流電源P的正極連接輸入濾波電容的正極，直流電源P的負(fù)極連接輸入濾波電容的負(fù)極。

推挽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)升壓電路中包括四路推挽變換器，四路推挽變換器的原邊的同名端均連接功率管Q1的漏極，原邊的異名端均連接功率管Q2的漏極，實(shí)現(xiàn)四路推挽變換器的原邊的并聯(lián)。

第一路推挽變換器中，功率管Q1的漏極連接第一路推挽變壓器TI原邊的同名端P11引腳，功率管Q1的源極連接直流電源P的負(fù)極，功率管Q2的漏極連接第一路推挽變壓器TI原邊的異名端P13，功率管Q2的源極連接直流電源P的負(fù)極，直流電源P的正極連接輸入濾波電容的正極，第一路推挽變壓器T1的P12端口連接至輸入濾波電容Cin的正極。

第二路推挽變換器中，功率管Q1的漏極連接第二路推挽變壓器T2原邊的同名端P21引腳，功率管Q1的源極連接直流電源P的負(fù)極，功率管Q2的漏極連接第二路推挽變壓器T2原邊的異名端P23，功率管Q2的源極連接直流電源P的負(fù)極，直流電源P的正極連接輸入濾波電容的正極，第二路推挽變壓器T2的P22端口連接至輸入濾波電容Cin的正極。

第三路推挽變換器中，功率管Q1的漏極連接第三路推挽變壓器T3原邊的同名端P31引腳，功率管Q1的源極連接直流電源P的負(fù)極，功率管Q2的漏極連接第三路推挽變壓器T3原邊的異名端P33，功率管Q2的源極連接直流電源P的負(fù)極，直流電源P的正極連接輸入濾波電容的正極，第三路推挽變壓器T3的P32端口連接至輸入濾波電容Cin的正極。

第四路推挽變換器中，功率管Q1的漏極連接第四路推挽變壓器T4原邊的同名端P41引腳，功率管Q1的源極連接直流電源P的負(fù)極，功率管Q2的漏極連接第四路推挽變壓器T4原邊的異名端P43，功率管Q2的源極連接直流電源P的負(fù)極，直流電源P的正極連接輸入濾波電容的正極，第四路推挽變壓器T4的P42端口連接至輸入濾波電容Cin的正極。

每路推挽變換器均連接一個(gè)整流濾波電路，四個(gè)整流濾波電路完全相同且均采用橋式整流電路。

第一路推挽變換器整流濾波電路中整流二極管D1陽(yáng)極連接至變壓器T1副邊異名端，二極管D1陰極連接至二極管D2陰極，二極管D2陽(yáng)極連接至二極管D5陰極，二極管D5陽(yáng)極連接至二極管D4陽(yáng)極，二極管D4陰極連接至二極管D1陽(yáng)極，電容C1與電阻R2相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D1兩端，電容C2與電阻R3相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D2兩端，電容C5與電阻R6相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D5兩端，電容C4與電阻R5相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D4兩端，變壓器T1副邊同名端連接至D5的陽(yáng)極，濾波電感L1的一端連接二極管D2的陰極，濾波電感L1的另外一端連接至濾波電容C3的正極，濾波電容C3的負(fù)極連接至二極管D5的陽(yáng)極。

第二路推挽變換器整流電路中整流二極管D6陽(yáng)極連接至變壓器T2副邊異名端，二極管D6陰極連接至二極管D7陰極，二極管D7陽(yáng)極連接至二極管D10陰極，二極管D10陽(yáng)極連接至二極管D9陽(yáng)極，二極管D9陰極連接至二極管D6陽(yáng)極，電容C6與電阻R7相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D6兩端，電容C7與電阻R8相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D7兩端，電容C11與電阻R10相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D10兩端，電容C10與電阻R9相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D9兩端，變壓器T2副邊同名端連接至D10的陽(yáng)極，濾波電感L3的一端連接二極管D7的陰極，濾波電感L3的另外一端連接至濾波電容C8的正極，濾波電容C8的負(fù)極連接至二極管D10的陽(yáng)極。

第三路推挽變換器整流電路中整流二極管D11陽(yáng)極連接至變壓器T3副邊異名端，二極管D11陰極連接至二極管D12陰極，二極管D12陽(yáng)極連接至二極管D15陰極，二極管D15陽(yáng)極連接至二極管D14陽(yáng)極，二極管D14陰極連接至二極管D11陽(yáng)極，電容C12與電阻R11相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D11兩端，電容C13與電阻R12相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D12兩端，電容C17與電阻R14相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D15兩端，電容C16與電阻R13相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D14兩端，變壓器T3副邊同名端連接至D15的陽(yáng)極，濾波電感L5的一端連接二極管D12的陰極，濾波電感L3的另外一端連接至濾波電容C15的正極，濾波電容C15的負(fù)極連接至二極管D15的陽(yáng)極。

第四路推挽變換器整流電路中整流二極管D16陽(yáng)極連接至變壓器T4副邊異名端，二極管D16陰極連接至二極管D17陰極，二極管D17陽(yáng)極連接至二極管D20陰極，二極管D20陽(yáng)極連接至二極管D19陽(yáng)極，二極管D19陰極連接至二極管D16陽(yáng)極，電容C18與電阻R15相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D16兩端，電容C19與電阻R16相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D17兩端，電容C23與電阻R18相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D20兩端，電容C22與電阻R17相串聯(lián)且并聯(lián)在二極管D19兩端，變壓器T4副邊同名端連接至D20的陽(yáng)極，濾波電感L7的一端連接二極管D17的陰極，濾波電感L7的另外一端連接至濾波電容C20的正極，濾波電容C20的負(fù)極連接至二極管D20的陽(yáng)極。

最后，濾波電容C3負(fù)極連接至濾波電容C8的正極，濾波電容C8的負(fù)極連接至C15的正極，濾波電容C15的負(fù)極連接至濾波電容C20的正極，實(shí)現(xiàn)四個(gè)變壓器的副邊的串聯(lián)。

本發(fā)明在工作中，兩個(gè)功率管交替工作，兩個(gè)功率管需要兩個(gè)幅值相等、脈寬可調(diào)、相位反向180度的PWM脈沖信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。四個(gè)變壓器原邊并聯(lián)在一起，實(shí)現(xiàn)電流分流，同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸出電壓均分，同時(shí)變壓器副邊串聯(lián)實(shí)現(xiàn)高壓輸出。

穩(wěn)態(tài)一，如圖2。當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通且Q2關(guān)斷時(shí)，變壓器T1原邊繞組3-2上的電壓為VCC，其3端為正，2端為負(fù)；變壓器T2原邊繞組3-2上的電壓為VCC，其3端為正，2端為負(fù)；變壓器T3原邊繞組3-2上的電壓為VCC，其3端為正，2端為負(fù)；變壓器T4原邊繞組3-2上的電壓為VCC，其3端為正，2端為負(fù)；同時(shí)，變壓器T1副邊繞組9-10感應(yīng)到電壓，其10端為正，9端為負(fù)。根據(jù)極性關(guān)系，此時(shí)二極管D1、D5導(dǎo)通，D2與D4截止，電流經(jīng)過(guò)濾波電感L1流進(jìn)負(fù)載與濾波電容C3中；變壓器T2副邊繞組9-10感應(yīng)到電壓，其10端為正，9端為負(fù)，根據(jù)極性關(guān)系，此時(shí)二極管D6、D10導(dǎo)通，D7與D9截止，電流經(jīng)過(guò)濾波電感L3流進(jìn)負(fù)載與濾波電容C8中；變壓器T3副邊繞組9-10感應(yīng)到電壓，其10端為正，9端為負(fù)，根據(jù)極性關(guān)系，此時(shí)二極管D11、D15導(dǎo)通，D12與D14截止，電流經(jīng)過(guò)濾波電感L5流進(jìn)負(fù)載與濾波電容C15中；變壓器T4副邊繞組9-10感應(yīng)到電壓，其10端為正，9端為負(fù)，根據(jù)極性關(guān)系，此時(shí)二極管D16、D20導(dǎo)通，D17與D19截止，電流經(jīng)過(guò)濾波電感L7流進(jìn)負(fù)載與濾波電容C20中。

穩(wěn)態(tài)二，如圖3。當(dāng)開關(guān)管Q2導(dǎo)通且Q1關(guān)斷時(shí)，變壓器T1原邊繞組4-5上的電壓為VCC，其4端為正，5端為負(fù)；變壓器T2原邊繞組4-5上的電壓為VCC，其4端為正，5端為負(fù)；變壓器T3原邊繞組4-5上的電壓為VCC，其4端為正，5端為負(fù)；變壓器T4原邊繞組4-5上的電壓為VCC，其4端為正，5端為負(fù)；同時(shí)，變壓器T1副邊繞組9-10感應(yīng)到電壓，其9端為正，10端為負(fù)。根據(jù)極性關(guān)系，此時(shí)二極管D2、D4導(dǎo)通，D1與D5截止，電流經(jīng)過(guò)濾波電感L1流進(jìn)負(fù)載與濾波電容C3中；變壓器T2副邊繞組9-10感應(yīng)到電壓，其9端為正，10端為負(fù)，根據(jù)極性關(guān)系，此時(shí)二極管D7、D9導(dǎo)通，D6與D10截止，電流經(jīng)過(guò)濾波電感L3流進(jìn)負(fù)載與濾波電容C8中；變壓器T3副邊繞組9-10感應(yīng)到電壓，其9端為正，10端為負(fù)，根據(jù)極性關(guān)系，此時(shí)二極管D12、D14導(dǎo)通，D11與D15截止，電流經(jīng)過(guò)濾波電感L5流進(jìn)負(fù)載與濾波電容C15中；變壓器T4副邊繞組9-10感應(yīng)到電壓，其9端為正，10端為負(fù)，根據(jù)極性關(guān)系，此時(shí)二極管D17、D19導(dǎo)通，D16與D20截止，電流經(jīng)過(guò)濾波電感L7流進(jìn)負(fù)載與濾波電容C20中。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。