CN105915066A

CN105915066A - 一种功率变换电路

Info

Publication number: CN105915066A
Application number: CN201610519552.2A
Authority: CN
Inventors: 张家书; 王永平; 张品
Original assignee: LUOYANG GRASEN POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: LUOYANG GRASEN POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2016-08-31

Abstract

本发明提供了一种功率变换电路，所述功率变换电路的输入端与电源连接，输出端与负载连接，该功率变换电路包括：至少一个初级线圈和/或次级线圈设置有多个抽头的变压器；与所述多个抽头相连接，用于改变所述变压器接入电路的线圈匝数的切换开关，所述切换开关设置在具有抽头的一侧，以改变所述变压器的输入电压和/或输出电压。通过切换开关与不同的抽头相连接，改变变压器接入电路的线圈匝数，使变压器的输入电压或者输出电压发生改变。在不同功率形式电路中应用时，通过切换开关的动作调整变压器的输入电压或输出电压，使变压器与电源和负载的电压要求匹配，使电路工作在最优工作点，提高电路工作效率，适应宽电压输入输出的要求。

Description

一种功率变换电路

技术领域

背景技术

在生活生产中，电源的类型多种多样，电源的电压也各不相同，同时，负载需要的电压也因不同器件、不同应用场景而千差万别。在进行电路设计时就需要综合考虑输入和输出电压，这就导致只要电源或负载规格发生变化，就需要对电路重新进行参数调整和布局，增加设计人员的工作量，延长产品的开发周期，改变原有物料种类。但如果采用一个能满足较大输入电压和较大输出电压的电路，会导致电路涉及难度增加，电路更为复杂，并且电路只能工作于局部优化点，不能满足全范围的优化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种功率变换电路，可以实现宽电压输入输出的适应。

本发明提供的技术方案如下：

一种功率变换电路，所述功率变换电路的输入端与电源连接，输出端与负载连接，该功率变换电路包括：

至少一个初级线圈和/或次级线圈设置有多个抽头的变压器；

与所述多个抽头相连接，用于改变所述变压器接入电路的的线圈匝数的切换开关，所述切换开关设置在具有抽头的一侧，以改变所述变压器的输入电压和/或输出电压。

进一步的，所述多个抽头设置在所述初级线圈上，所述切换开关的一端作为所述功率变换电路的输入端，另一端分别与设置在初级线圈的抽头连接；

所述多个抽头设置在所述次级线圈上，所述切换开关的一端作为所述功率变换电路的输出端，所述切换开关的另一端分别与设置在所述次级线圈的抽头连接；或者

所述多个抽头分别设置在所述初级线圈和次级线圈上，所述切换开关包括第一子开关和第二子开关，所述第一子开关的一端作为所述功率变换电路的输入端，另一端分别与设置在所述初级线圈的抽头连接，所述第二子开关的一端作为所述功率变换电路的输出端，所述切换开关的另一端分别与设置在所述次级线圈的抽头连接。

进一步的，还包括：

与所述切换开关相连接，根据输入电压大小或负载电压大小控制所述切换开关与相应抽头连接、以使所述变压器接入电路的初级线圈与输入电压相匹配，或使所述变压器接入电路的次级线圈与负载电压相匹配的控制器。

进一步的，所述至少一个变压器串联或并联。

进一步的，所述变压器的初级侧还设置有用于将输入的直流电逆变为交流电的输入逆变电路。

进一步的，所述输入逆变电路包括但不限于半桥电路、全桥电路、移相全桥电路、LLC谐振半桥电路、LLC谐振全桥电路或LCC谐振桥式电路。

进一步的，所述变压器的次级侧还设置有用于将交流条整流为直流电，并滤去输出电压中的纹波的输出整流滤波电路。

进一步的，所述输出整流滤波电路包括但不限于桥式整流电路、倍压整流电路、倍流整流电路或中心抽头的半波整流电路。

进一步的，所述切换开关为机械开关。

进一步的，所述切换开关为可控半导体器件。

在本申请实施例中，通过切换开关与不同的抽头相连接，改变变压器接入到电路中的线圈的匝数，从而使变压器的输入电压或者输出电压发生改变。在不同功率形式的电路中应用时，本申请实施例提供的功率变换电路可以通过切换开关的动作调整变压器的输入电压或输出电压，以使变压器与电源和负载的电压要求相匹配，从而使整个电路工作在最优工作点附近，提高电路的工作效率，满足适应宽电压输入输出的应用要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明实施例提供的功率变换电路的一种结构示意图。

图2为本发明实施例提供的功率变换电路的一种电路示意图。

图3为本发明实施例提供的功率变换电路的另一种电路示意图。

图4为本发明实施例提供的功率变换电路的另一种电路示意图。

图5为本发明实施例提供的功率变换电路的另一种结构示意图。

其中，附图标记汇总如下：

功率变换电路100；变压器101；切换开关102；控制器103；输入逆变电路104；输出整流滤波电路105；第一子开关1021；第二子开关1022。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请实施例提供了一种功率变换电路，如图1所示，所述功率变换电路的输入端与电源连接，输出端与负载连接，该功率变换电路100包括变压器101和切换开关102。

变压器101的初级线圈和/或次级线圈设置有多个抽头。

本申请实施例中的功率变换电路100可以设置一个或多个变压器101，在变压器101是多个时，线圈上的抽头可以单独设置在其中某一个变压器101上，也可以在多个变压器101的线圈上均设置抽头，多个变压器101可以采用并联或串联的形式。此外，抽头既可以单独设置在变压器101的初级线圈上，也可以单独设置在次级线圈上，也可以在初级线圈和次级线圈上均设置抽头。不同抽头对应的线圈匝数可以根据变压器101的具体参数和实际情况进行设定，不同抽头对应的线圈匝数可以呈比例关系，方便电压的调整。

切换开关102与所述多个抽头相连接，用于改变所述变压器101接入电路的的线圈匝数，所述切换开关102设置在具有抽头的一侧，以改变所述变压器101的输入电压和/或输出电压。

具体的，当所述多个抽头设置在所述初级线圈上，所述切换开关102的一端作为所述功率变换电路100的输入端，另一端分别与设置在初级线圈的抽头连接；。

所述多个抽头设置在所述次级线圈上，所述切换开关102的一端作为所述功率变换电路100的输出端，所述切换开关102的另一端分别与设置在所述次级线圈的抽头连接。

另外一种情况，所述多个抽头分别设置在所述初级线圈和次级线圈上，所述切换开关102包括第一子开关1021和第二子开关1022，所述第一子开关1021的一端作为所述功率变换电路100的输入端，另一端分别与设置在所述初级线圈的抽头连接，所述第二子开关1022的一端作为所述功率变换电路100的输出端，所述切换开关102的另一端分别与设置在所述次级线圈的抽头连接。

通过切换开关102闭合后，使不同的抽头对应的线圈接入到电路中，实现调节变压器101的输入电压或者输出电压的效果。本申请实施例中的切换开关102可以采用机械式开关，如接触器、继电器等，也可以采用可控功率半导体器件，如MOSFET金属-氧化物半导体场效应晶体管、IGBT绝缘栅双极型晶体管等等。

以图2为例，图2为本申请实施例提供的功率变换电路100的一种实现方式。在图2中，功率变换电路100设置有一个变压器101，并且抽头连接在了变压器101的次级线圈上，切换开关102包括四个开关。当电路要求最大输出增益调节输出时，图2所示次级绕组N2和N3串联工作，即图示开关1、2、4、5断开，开关3闭合；当要求在接近1输出增益调节输出时，图2所示次级绕组N2或N3单独工作，即图示开关1、2闭合，开关3、4、5断开；或者即图示开关4、5闭合，开关1、2、3断开；当要求最小输出增益调节输出时，图2所示次级绕组N2或N3单独工作并结合变压器101初级圈数的调整来实现。

此外，如图3和图4所示，切换开关102设置在变压器101的初级侧和次级侧，切换开关102包括第一子开关1021和第二子开关1022。根据不同的输入电压，第一子开关1021可以闭合在不同的触点，即选择不同的初级线圈的抽头。第二子开关1022可以根据不同的输出电压，闭合于不同的触点，选择不同的次级线圈的抽头。第一子开关1021和第二子开关1022可以同时根据输入电压和输出电压的具体情况进行动作，以与不同的输入电压和输出电压匹配，使整个电路工作于最优工作模式。此外，如图所示，变压器101的初级侧还可以设置感性原件。

图2至图4为功率变换电路100的可能实现形式，本申请并不限制功率变换电路100的具体电路元件构成。

在本申请实施例中，通过切换开关102与不同的抽头相连接，改变变压器101接入到电路中的线圈的匝数，从而使变压器101的输入电压或者输出电压发生改变。在不同功率形式的电路中应用时，本申请实施例提供的功率变换电路100可以通过切换开关102的动作调整变压器101的输入电压或输出电压，以使变压器101与电源和负载的电压要求相匹配，从而使整个电路工作在最优工作点附近，提高电路的工作效率，满足适应宽电压输入输出的应用要求。

进一步的，如图5所示，功率变换电路100还包括控制器103。控制器103与所述切换开关102相连接，根据输入电压大小或负载电压大小控制所述切换开关102与相应抽头连接、以使所述变压器101接入电路的初级线圈与输入电压相匹配，或使所述变压器101接入电路的次级线圈与负载电压相匹配。

通过控制器103可以检测功率变换电路100所在电路的电源的电压情况，负载侧需要的电压可以作为预设参数设定输入至控制器103中。在功率变换电路100接入到其他电路中时，控制器103即可根据检测到的电源情况和设定的负载情况，选择最优的变压器101参数，并控制切换开关102选择相应的抽头进行闭合，以使变压器101接入电路的初级线圈和次级线圈与电路的实际情况相匹配。

进一步的，所述功率切换电路的输入端还设置有用于将输入的直流电逆变为交流电的输入逆变电路104。

通过设置输入逆变电路104，可以将电源提供的直流电变换为交流电，以便变压器101进行电压的变换。所述输入逆变电路104包括但不限于半桥电路、全桥电路、移相全桥电路、LLC谐振半桥电路、LLC谐振全桥电路或LCC谐振桥式电路。输入逆变电路104的具体形式可以根据实际使用情况进行调整和选择。

此外，所述负载端还连接有用于将交流条整流为直流电，并滤去输出电压中的纹波的输出整流滤波电路105。整流成直流电后可以方便直流复杂使用，另一方面，还可以将电路中的纹波滤除。所述输出整流滤波电路105包括但不限于桥式整流电路、倍压整流电路、倍流整流电路或中心抽头的半波整流电路。

电路中的纹波可以使电网中发生谐振而造成过电流或过电压而引发事故；增加附加损耗，降低发电、输电及用电设备的效率和设备利用率；使电气设备(如旋转电机、电容器、变压器101等)运行不正常，加速绝缘老化，从而缩短它们的使用寿命；纹波还可以使继电保护、自动装置、计算机系统及许多用电设备运转不正常或不能正常动作或操作；使测量和计量仪器、仪表不能正确指示或计量；纹波还会干扰通信系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正常传递，甚至损坏通信设备。

通过设置整流滤波电路可以保证电路中负载的正常使用，具体的整流滤波电路可以根据实际情况选择，本申请实施例并不限定。

本申请实施例还提供了一种电子装置，包括上面所述的功率变换电路100。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种功率变换电路，其特征在于，所述功率变换电路的输入端与电源连接，输出端与负载连接，该功率变换电路包括：

至少一个初级线圈和/或次级线圈设置有多个抽头的变压器；

2.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述多个抽头设置在所述初级线圈上，所述切换开关的一端作为所述功率变换电路的输入端，另一端分别与设置在初级线圈的抽头连接；

3.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述至少一个变压器串联或并联。

5.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述变压器的初级侧还设置有用于将输入的直流电逆变为交流电的输入逆变电路。

6.根据权利要求5所述的功率变换电路，其特征在于，所述输入逆变电路包括但不限于半桥电路、全桥电路、移相全桥电路、LLC谐振半桥电路、LLC谐振全桥电路或LCC谐振桥式电路。

7.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述变压器的次级侧还设置有用于将交流条整流为直流电，并滤去输出电压中的纹波的输出整流滤波电路。

8.根据权利要求7所述的功率变换电路，其特征在于，所述输出整流滤波电路包括但不限于桥式整流电路、倍压整流电路、倍流整流电路或中心抽头的半波整流电路。

9.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述切换开关为机械开关。

10.根据权利要求1所述的功率变换电路，其特征在于，所述切换开关为可控半导体器件。