本发明涉及电源转换器领域,具体涉及一种双输出电源转换器。
背景技术
具有多个独立可调输出的配电系统对于许多电器设备而言是必要的。目前用于实现电源转换器多输出的方法有两种:(1)通过在电源转换器的输出处增加额外的开关,同时使用驱动方案来驱动开关。(2)通过在功率磁装置(例如变压器或耦合功率电感器)和相关开关的次级侧添加额外的绕组。但是,前者方法存在着多个输出之间存在交叉调节的缺点,该缺点使得控制器设计复杂并且降低了配电系统的性能;后者方法存在着多个输出不能同时调节的缺点。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种结构简单、配电系统性能稳定,具有有线和无线两种类型输出的双输出电源转换器。
本发明的一种双输出电源转换器,其特征在于,它包括有线和无线混合输出电路、无线接收电路,所述有线和无线混合输出电路包括直流电源、控制器、电容器、两个mosfet开关管、盘式发射线圈,直流电源给盘式发射线圈、有线负载供能,控制器通过控制两个mosfet开关管的通断来控制有线输出功率及无线输出功率;所述无线接收电路包括盘式接收线圈、全桥整流电路、滤波电路,所述盘式发射线圈与盘式接收线圈利用电磁感应原理实现无线电能传输,盘式接收线圈接收到的交流电流通过全桥整流电路及滤波电路后得到可供无线负载使用的直流电。
本发明的一种双输出电源转换器,有线和无线混合输出电路由一个直流电源进行供电,有线输出端和无线输出端的电流及电压通过控制器控制两个mosfet开关管的开关频率以及占空比得以调节,采用通过控制mosfet开关管的占空比,控制有线输出电压及电流,控制mosfet开关管的开关频率控制无线输出端的电压及电流。无线发射线圈采用盘式线圈,既作为无线输出的发射端,又作为滤波电路中的电感。
与现有技术相比,本发明的双输出电源转换器采用有线及无线两种类型的输出,并通过控制mosfet开关管的开关频率及占空比,分别调节无线接收端及有线接收端的电压,它解决了多输出电源转换器存在交叉调节导致控制系统复杂,配电系统性能差的问题。
附图说明
图1为本发明的电路拓扑结构;
图2为本发明的控制系统方框图。
具体实施方式
如图1所示,一种双输出电源转换器的主电路拓扑结构包括有线和无线混合输出电路与无线接收电路,所述有线和无线混合输出电路包括:直流电源、电容器c1、mosfet1、mosfet2、盘式发射线圈、电容器2。直流电源既能给盘式发射线圈供能,又能给有线负载供能。mosfet1与mosfet2两开关管的开关频率及占空比分别决定了无线输出端及有线输出端电压的大小。盘式发射线圈既能作为无线输出的发射端给接收端供能,又能作为滤波电路中的电容器抑制谐波分量通过。直流电源输出的直流电经过mosfet开关管得到既包含直流分量,又包含交流分量的电流。该电流经过由盘式发射线圈与电容器2构成的滤波电路后,得到可控有线负载使用的直流电流,并在盘式线圈内产生变化的磁场,该变化的磁场能在盘式接收线圈中产生交变电流。
所述无线接收电路包括盘式接收线圈、全桥整流电路、滤波电路,其中盘式发射线圈与盘式接收线圈利用电磁感应原理实现无线电能传输,盘式接收线圈接收到的交流电流通过全桥整流电路及滤波电路后得到可供无线负载使用的直流电。
根据本发明设计的双输出电源转换电路,可推导出如下公式:
式(1)中d为mosfet开关管的占空比;
式(2)中
由式(1)及式(2)可以看出调节两个mosfet开关管的占空比会影响该电源转换器的有线输出功率但不会影响无线输出功率,调节两个mosfet开关管的开关频率会影响该电源转换器的无线输出功率但不会影响有线输出功率。因此,可以根据这一特性设计该电源转换器的控制系统。
如图2所示,本发明双输出电源转换器采用双闭环控制系统。根据有线负载端的需求和有线负载端的实际输出,产生一个偏差信号,然后依据公式(1)求出传递函数2,偏差信号经过传递函数2得到占空比调节器增益,根据无线负载端的需求和有线负载端的实际输出,产生一个偏差信号,然后依据公式2求出传递函数1,偏差信号经过传递函数1得到调频器增益。占空比调节器增益与调频器增益同时发送给控制器,控制器发送信号给mosfet驱动电路,mosfet驱动电路驱动两个mosfet开关管,使得两个mosfet开关管达到相应的频率及占空比,同时完成有线输出端输出功率和无线输出端输出功率的调节。