一种超宽范围输出电源拓扑、电力电子变换器和开关电源的制作方法

本发明涉及开关电源，具体而言，涉及一种超宽范围输出电源拓扑和开关电源。

背景技术：

1、随着开关电源的大量应用，对其要求也在不断地提高，要求其效率高、功率因数高、功率密度高、可靠性高等等。当要求开关电源能够适应大范围输出电压的变化或是更为恶劣的情况下仍然能够正常工作时，就必须对开关电源进行改进，尤其是对于新能源储能以及充电机设备，需要适配各种不同类型的输出电压系统，因此宽范围的需求日益突出，并且具有很高的实用价值。

2、现有的开关电源产品和技术主要以若干机械开关切换两个或多个子模块，来扩展产品的输出范围，以输出电压能够覆盖大的输出范围。这种技术方案在输出电压需求变化较大时，就需要多个子模块配合。在进行切换过程中，需要先停止子模块的输出，然后进行机械开关的投切动作，进而改变子模块的串并联关系。因此，为了确保切换成功，系统停机等待时间，需要大于系统串行切换最大时间之和。完成切换后，在重新启动系统子模块，建立输出。所以这种模式电源，这切换时间系统无法维持功率输出，用户侧能够明显感知系统输出异常。该技术方案的适应性较弱，不能很好的满足宽范围系统的快速负载响应要求。并且，由于引入了机械式开关，机械寿命的有明显短板，以及机械开关对异常工况带电流热切换能力的局限性，为系统的可靠性和长寿命要求都带来了隐患。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在现有扩宽输出的电源拓扑切换时间内系统无法维持功率输出，用户侧能够明显感知系统输出异常，适应性较差，不能很好的满足宽范围系统的快速负载响应要求，并且采用机械式开关，存在机械寿命问题以及对异常工况带电流热切换能力较差的技术问题之一。

2、为此，本发明第一方面提供了一种超宽范围输出电源拓扑。

3、本发明第二方面提供了一种电力电子变换器。

4、本发明第三方面提供了一种开关电源。

5、本发明提供了一种超宽范围输出电源拓扑，包括：

6、电源单元，包括能够在串联模式和并联模式之间进行切换的第一电源和第二电源；所述电源单元设有第一并联支路和第二并联支路，所述第一电源设置于第一并联支路，所述第一并联支路设有用于对第一并联支路进行斩波控制的电子开关；所述第二电源设置于第二并联支路，所述第二并联支路设有用于对第二并联支路进行斩波控制的电子开关；

7、整流桥单元，所述第一并联支路和第二并联支路并联于整流桥单元；

8、lc滤波单元，一端与整流桥单元相连，另一端与负载连接。

9、根据本发明上述技术方案的一种超宽范围输出电源拓扑，还可以具有以下附加技术特征：

10、在上述技术方案中，所述电源单元还包括：

11、第一电子开关，所述第一电子开关的一端与第一电源耦接，另一端与第二电源耦接；所述第一电子开关导通时，所述第一电源和第二电源处于串联模式；所述第一电子开关断开时，所述第一电源和第二电源处于并联模式；

12、所述第一电子开关具有高频斩波模式。

13、在上述技术方案中，所述第一并联支路包括：

14、第二电子开关，一端与第一电源的一端耦接，另一端与整流桥单元耦接；所述第二电子开关具有高频斩波模式。

15、在上述技术方案中，所述第二并联支路包括：

16、第三电子开关，一端与第二电源的一端耦接，另一端与整流桥单元耦接；

17、所述第三电子开关具有高频斩波模式。

18、在上述任一技术方案中，所述第一并联支路和第二并联支路均具有第一端和第二端；所述整流桥单元具有第一端，第二端，第一中点和第二中点；

19、所述第一并联支路的第一端与整流桥单元的第一端耦接，所述第一并联支路的第二端与整流桥单元的第一中点耦接；

20、所述第二并联支路的第一端与整流桥单元的第二端耦接，所述第二并联支路的第二端与整流桥单元的第二中点耦接。

21、在上述技术方案中，所述整流桥单元包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；

22、所述第一二极管和第三二极管的阴极并联于整流桥单元的第一端，所述第二二极管和第四二极管的阳极并联于整流桥单元的第二端；

23、所述第一二极管的阳极与第二二极管的阴极耦接，所述整流桥单元的第一中点设置于第一二极管的阳极和第二二极管的阴极之间；

24、所述第三二极管的阳极与第四二极管的阴极耦接，所述整流桥单元的第二中点设置于第三二极管的阳极和第四二极管的阴极之间。

25、在上述任一技术方案中，所述lc滤波单元包括：

26、第一电感，所述第一电感的一端与整流桥单元的一端耦接；

27、第一电容，所述第一电容的一端耦接第一电感的另一端，所述第一电容的另一端与整流桥单元的另一端耦接，所述负载并联于第一电容的两端。

28、在上述任一技术方案中，所述第一电源和第二电源的电源特性相同。

29、本发明还提供了一种电力电子变换器，采用如上述技术方案中任一项所述的一种超宽范围输出电源拓扑扩展电力电子变换器的输出电压范围。

30、本发明还提供了一种开关电源，包括如上述技术方案所述的电力电子变换器。

31、综上所述，由于采用了上述技术特征，本发明的有益效果是：

32、通过使用新型电力电子拓扑，来替代使用机械开关，为了解决系统宽输出范围的连续稳定输出要求，利用高频开关电源原理，使用脉宽调制pwm的控制方式来实现。系统输入端由前级提供的两个独立的电源组成，这两个电源特性一致，电源输出电压范围之和，能够满足系统最大输出电压要求。整个电流工作时，在高压区域时，由两个电源串联进行斩波控制。在低压区域时，由两个电源在并联模式下进行斩波控制.从而使系统达到宽范围输出连续可控。即在实现宽输出电压范围的同时实现系统的电压的连续可控。用户侧没有输出切换死区，保持输出的连续稳定。并且由于避免了机械开关的引入，大大提高系统可靠性和寿命。

33、本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种超宽范围输出电源拓扑，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种超宽范围输出电源拓扑，其特征在于，所述电源单元还包括：

3.根据权利要求2所述的一种超宽范围输出电源拓扑，其特征在于，所述第一并联支路包括：

4.根据权利要求3所述的一种超宽范围输出电源拓扑，其特征在于，所述第二并联支路包括：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种超宽范围输出电源拓扑，其特征在于，所述第一并联支路和第二并联支路均具有第一端和第二端；所述整流桥单元具有第一端，第二端，第一中点和第二中点；

6.根据权利要求5所述的一种超宽范围输出电源拓扑，其特征在于，所述整流桥单元包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；

7.根据权利要求1至4中任一项所述的一种超宽范围输出电源拓扑，其特征在于，所述lc滤波单元包括：

8.根据权利要求1至4中任一项所述的一种超宽范围输出电源拓扑，其特征在于，所述第一电源和第二电源的电源特性相同。

9.一种电力电子变换器，其特征在于，采用如权利要求1至8中任一项所述的一种超宽范围输出电源拓扑扩展电力电子变换器的输出电压范围。

10.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求9所述的电力电子变换器。

技术总结
本发明提供了一种超宽范围输出电源拓扑、电力电子变换器和开关电源，超宽范围输出电源拓扑包括电源单元、整流桥单元和LC滤波单元。电源单元包括能够在串联模式和并联模式之间进行切换的第一电源和第二电源；电源单元设有第一并联支路和第二并联支路，所述第一电源设置于第一并联支路，所述第一并联支路设有用于对第一并联支路进行斩波控制的电子开关；所述第二电源设置于第二并联支路，所述第二并联支路设有用于对第二并联支路进行斩波控制的电子开关。电力电子变换器采用超宽范围输出电源拓扑扩展电力电子变换器的输出电压范围。开关电源包括电力电子变换器。在实现宽输出电压范围的同时实现系统的电压的连续可控。

技术研发人员：曾立,郭军,杜成瑞,王善良
受保护的技术使用者：兴储世纪科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13