本公开涉及多相开关电力转换器。
背景技术:
选择电力转换器的当代设计,以满足诸如高效率、准确输出调节、快速暂态响应、低解决方案成本等的指定性能要求。电力转换器用给定的输入电压为负载生成输出电压和电流。需要在稳态和暂态状况期间满足电流调节或负载电压要求。根据特定应用,多相开关电力转换器可以是适宜的解决方案。
通常,开关电力转换器通过逐渐地从输入电压源取得少量能量并且将它们移至输出来进行工作。这是通过电开关和控制能量传递到输出的速率的控制器来实现。
开关电力转换器包括可开关电力级,其中,根据开关信号和输入电压来生成输出电压。由将输出电压调节成参考电压的控制器来生成开关信号。开关电力级包括由高侧开关和低侧开关,即电感和电容器组成的双开关。在充电阶段期间,通过开关信号将高侧开关导通并且将低侧开关截止,以对电容器进行充电。在放电阶段期间,高侧开关截止并且低侧开关导通,以将平均电感器电流与负载电流匹配。生成作为占空比由控制规律确定的数字脉宽调制信号的开关信号。
开关电力转换器必须在各式各样的负载条件下运行。降压和升压衍生转换器针对高电流应用可具有不止一个相。相包括双开关元件和电感器。多个相同的相连接到公共中性点,以对公共输出电容器进行充电或放电。
在许多应用中,电力转换器可以以大体比峰值电流小甚至比单个相的峰值电流小的电流来运行。因此,具有相同的相并且使每个相具有电流能力可能不是最佳的。
技术实现要素:
多相电力转换器大体如附图中的至少一个所示出和/或所描述,在权利要求书中更完全地阐述。
多相电力转换器的相就它们的电感而言是相同的。因此,可针对低电流优化至少一个相,使得在低电力运行下,所述至少一个相对于较低电流大小而言是最佳的。
此外,可针对每个相优化开关元件,因为最佳开关器件选择取决于该相的运行电流。
将根据以下的描述和附图来更充分地理解本公开的这些和其他优点、方面和新颖特征及其示范性实施例的细节。
附图说明
将参照附图,其中:
图1示出多相电力转换器的框图。
具体实施方式
图1中示出的多相电力转换器包括三个相,由开关信号vg1、vg2、vg3来控制这三个相,以根据输入电压vin和开关信号来生成输出电流或电压。
第一相包括双开关元件,包括反相器u1、高侧场效应晶体管(fet)q1和低侧fetq2和电感l1。第二相包括双开关元件,包括反相器u2、高侧fetq3和低侧fetq4和电感l2。第三相包括双开关元件,包括反相器u3、高侧fetq5和低侧fetq6和电感器l3。
这三个相连接到电容器c1所连接的公共中性点。每个相产生其自身的用于对电容器c1进行充电的运行电流。
虽然在现有技术中电感l1、l2和lc2相等并且fetq1、q2、q3、q4、q5和q6相同,但根据本发明,至少一个相的电感不同于另一个相的电感。可针对低电流优化至少一个相,使得在低电力运行下,所述至少一个相对于较低电流大小而言是最佳的。
例如,第三相对于较低电流大小而言可以是最佳的。l1等于l2,但l3不同于l1和l2。
最佳地,可选择电感l3,使得脉冲电流是峰值电流值的20%至40%。在输入和输出电压固定的情况下,对于第一阶,脉冲电流与电感的倒数成正比。
此外,可针对每个相优化双开关元件,因为最佳开关器件选择取决于该相的运行电流。对于第三相的运行电流而言,可相对于例如开关元件q5和q6的大小和成本来优化开关元件q5和q6。q1可与q3相同,但q5可与q1和q3不同。q2可与q4相同,但q6可与q2和q4不同。
多个相中的每一个的电感可不同于另一个相的电感。因此,可针对每个相的单独运行电流来优化每个相。
而且,多个相中的每一个的开关元件可不同于另一个相的电感。
三相降压转换器仅仅是示例。针对单独相的负载条件优化的电感和开关元件的构思可应用于任何降压或升压转换器设计。