一种独立自由度调制多路输出DC-DC电源

本发明涉及开关电源，尤其涉及一种独立自由度调制多路输出dc-dc电源。

背景技术：

1、随着航空航天、新能源发电、电动汽车等新技术领域的快速发展，设备对供电系统的要求日益多样化、复杂化。同一设备的不同的模块往往需要不同的电压等级，多输出dc-dc电源是必不可少的，传统通过组合多个单输入单输出电源为多路输出电源或者利用多绕组变压器获得多个电平的方法，存在成本高、体积庞大、重量大、功率密度低的缺点。

2、多路输出dc-dc电源相比于传统单输入单输出电源，具有体积小、重量轻、成本低、高效率、高功率密度等优势成为开关电源发展趋势之一，广泛应用于电池管理、医疗设备、铁路牵引系统、通信技术、飞行器、led照明、电动汽车等方面。

3、当前主流的多路输出电源主要采用反激式拓扑，电源通过变压器电感线圈将能量传输到次级，传递能量大小受到变压器电感线圈储能能力大小的限制，大多应用于150w以下的小功率场合，电源工作效率较低。而且往往只能对主输出回路进行闭环稳压控制，辅助回路通过变压器匝比进行控制，主路和辅路输出电压之间存在严重的交叉调整的问题，辅助回路输出电压不能精确控制。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种独立自由度调制多路输出dc-dc电源，结合半桥llc谐振电路、半有源整流电路、移相全桥电路，利用三者控制量之间完全解耦的特点，保证输出通道电压的精确调节以及负载投切时各通道输出电压之间无交叉调整，提高了电压质量，且全桥逆变电路所有mos管均能实现零电压开通，提高了电源的工作效率。

2、本发明提供的一种独立自由度调制多路输出dc-dc电源，包括直流电源、全桥逆变电路、半桥llc谐振电路、高频变压器、半有源整流电路、滤波电路和第一移相全桥电路；

3、所述直流电源的负极接地；

4、所述全桥逆变电路包括：

5、mos管s1，其漏极与所述直流电源的正极相连，所述mos管s1并联有电容c1；

6、mos管s2，其漏极与所述mos管s1的源极相连，其源极接地，所述mos管s2并联有电容c2；

7、mos管s3，其漏极与所述直流电源的正极相连，所述mos管s3并联有电容c3；以及

8、mos管s4，其漏极与所述mos管s3的源极相连，其源极接地，所述mos管s4并联有电容c4；

9、所述半桥llc谐振电路一一对应的与所述mos管s1、s2、s3、s4相连；

10、所述半有源整流电路一一对应的通过高频变压器与半桥llc谐振电路相连；

11、所述滤波电路一一对应的与半有源整流电路相连；

12、所述第一移相全桥电路包括：

13、励磁电感lr3，其第一端连接至mos管s1源极与mos管s2的漏极之间；

14、高频变压器t3，其原边绕组第一端连接至所述励磁电感lr3的第二端，其原边绕组第二端连接至所述mos管s3的源极与mos管s4的漏极之间；

15、整流二极管d5，其阳极连接至所述高频变压器t3副边绕组的第一端，

16、整流二极管d6，其阳极连接至所述高频变压器t3副边绕组的第二端，其阴极连接至所述整流二极管d5的阴极；

17、滤波电感lf3，其第一端连接至所述整流二极管d5的阴极；以及

18、滤波电容cf3，其第一端连接至所述滤波电感lf3的第二端，其第二端连接至所述高频变压器t3的副边绕组的中间抽头。

19、进一步的，所述半桥llc谐振电路包括谐振电容、谐振电感和励磁电感；所述谐振电容、谐振电感和励磁电感串联后并联在对应的所述mos管s1、s2、s3或s4的漏极和源极两端；所述高频变压器原边绕组的两端与对应的所述励磁电感的两端并联。

20、进一步的，所述半有源整流电路包括：

21、第一整流二极管，其阳极连接至对应的所述高频变压器的副边绕组的第一端；

22、第二整流二极管，其阳极连接至对应的所述高频变压器的副边绕组的第二端，其阴极连接至所述第一整流二极管的阴极；

23、第一mos管，其漏极连接至所述第一整流二极管的阳极；

24、第一电容，与所述第一mos管并联；

25、第二mos管，其漏极连接至所述第二整流二极管的阳极，其源极连接至所述第一mos管的源极；

26、第二电容，与所述第二mos管并联。

27、进一步的，所述滤波电路包括第一滤波电容；所述第一滤波电容的第一端连接至对应的所述第一整流二极管和第二整流二极管的共阴极，所述第一滤波电容的第二端连接至对应的所述第一mos管和第二mos管的共源极。

28、进一步的，所述mos管s1、s2、s3、s4均处于定频工作状态；各所述半桥llc谐振电路的谐振频率相同；所述mos管s1、s2、s3、s4的开关频率与对应的所述半桥llc谐振电路的谐振频率相匹配。

29、进一步的，所述mos管s1、s2、s3、s4均处于定频工作状态；所述第一mos管和第二mos管滞后对应所述mos管s1、s2、s3或s4驱动信号一定的电角度；所述全桥逆变电路包括超前桥臂与滞后桥臂，所述超前桥臂包括所述mos管s1、s2，所述滞后桥臂包括所述mos管s3、s4，所述超前桥臂与滞后桥臂之间的移相角保持90°。

30、进一步的，所述半桥llc谐振电路的励磁电感值比经典的半桥llc谐振电路中的励磁电感值大，励磁电流更小。

31、进一步的，所述电源还包括第二移相全桥电路；

32、所述全桥逆变电路还包括：

33、mos管s5，其漏极与所述直流电源的正极相连，所述mos管s5并联有电容c5；

34、mos管s6，其漏极与所述mos管s5的源极相连，其源极接地，所述mos管s6并联有电容c6；

35、所述第二移相全桥电路包括：

36、励磁电感lr6，其第一端连接至mos管s3源极与mos管s4的漏极之间；

37、高频变压器t6，其原边绕组第一端连接至所述励磁电感lr6的第二端，其原边绕组第二端连接至所述mos管s5的源极与mos管s6的漏极之间；

38、整流二极管d11，其阳极连接至所述高频变压器t6副边绕组的第一端，

39、整流二极管d12，其阳极连接至所述高频变压器t6副边绕组的第二端，其阴极连接至所述整流二极管d11的阴极；

40、滤波电感lf6，其第一端连接至所述整流二极管d11的阴极；

41、滤波电容cf6，其第一端连接至所述滤波电感lf6的第二端，其第二端连接至所述高频变压器t6的副边绕组的中间抽头。

42、相对于现有技术而言，本发明的有益效果是：

43、本发明的电源包括五条输出通道，其中四条通道由高频变压器原边绕组的半桥llc谐振电路和副边绕组的半有源整流电路构成，一条通道由移相全桥电路组成。输出通道1、2、4、5利用半桥llc谐振电路和半有源整流电路工作原理，变压器原理使用半桥llc谐振电路，将高频变压器副边绕组的全波整流电路替换为半有源整流电路。4条通道中的半桥llc谐振电路的谐振电感与谐振电容的谐振频率都相同，电路工作在定频状态，全桥逆变电路的所有mos管的开关频率即为半桥llc谐振电路的谐振频率，通过调整半有源整流电路中两个mos管的驱动信号与相应整流电路驱动信号的移相角，引入了4个相互独立的控制自由度，对每一条通道的输出电压进行独立稳压控制。输出通道3利用移相全桥电路工作原理，通过调整全桥逆变电路中超前桥臂驱动信号与滞后桥臂驱动信号之间的移相角，引入了1个新的独立的控制自由度，实现输出电压的独立精确调节。

44、本发明结合半桥llc谐振电路、移相全桥电路、半有源整流电路，利用5个相互独立的控制自由度，实现五路输出电压独立精确控制，消除了传统多路输出dc-dc电源普遍存在的输出电压之间因负载扰动产生的交叉调整，并且可以精确调节每一条通道的输出电压。

45、应当理解，
技术实现要素：
部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。