本發(fā)明涉及開關(guān)變換器模塊，特別涉及輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的多個(gè)變換器構(gòu)成的變換器互聯(lián)系統(tǒng)的控制方法及其中單個(gè)變換器的反饋控制電路。

背景技術(shù)：

在輸入電壓較高的情況下，需要對(duì)開關(guān)變換器模塊輸入串聯(lián)使用；當(dāng)負(fù)載所需功率大于單個(gè)變換器模塊的功率時(shí)，需要對(duì)變換器模塊輸出并聯(lián)使用。N個(gè)變換器模塊組合后的電源系統(tǒng)輸入電壓是單個(gè)變換器模塊最高輸入電壓的N倍，輸出功率也是單個(gè)變換器模塊的N倍。因此，對(duì)于輸入電壓高，輸出功率較大的場合，需要對(duì)變換器模塊進(jìn)行輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)使用。

在輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的情況下，為了保證輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)組合變換器正常工作，傳統(tǒng)控制方法是采取措施使得各變換器模塊的輸入端均壓，從而使得各變換器模塊的輸入功率相等，避免變換器模塊之間功率不均的情況，保證變換器模塊不過載工作。圖1為N個(gè)變換器模塊輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)組合而成的變換器互聯(lián)系統(tǒng)，其中每個(gè)變換器模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)是相同的，內(nèi)部都含有獨(dú)立的閉環(huán)控制電路，功率級(jí)信號(hào)通過反饋控制環(huán)節(jié)，形成控制信號(hào)返回功率級(jí)。對(duì)普通獨(dú)立閉環(huán)的變換器模塊進(jìn)行輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)使用時(shí)，由于每個(gè)變換器模塊獨(dú)立的電壓調(diào)節(jié)作用，各變換器模塊的輸入端不能自動(dòng)均壓，要采取其他的控制電路進(jìn)行均壓，通常都需增加變換器模塊之間的連線，通過隔離采樣得到輸入電壓，利用增加的連線傳輸電壓信息，每個(gè)變換器模塊根據(jù)其他變換器模塊的電壓進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)各變換器模塊輸入均壓的效果。在輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的場合，要采用獨(dú)立閉環(huán)的變換器模塊實(shí)現(xiàn)輸入端均壓，一般會(huì)增加接線，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，不便于用戶使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無需強(qiáng)制變換器模塊的輸入端均壓，而利用單個(gè)變換器的獨(dú)立閉環(huán)穩(wěn)壓，來實(shí)現(xiàn)變換器互聯(lián)系統(tǒng)的輸出穩(wěn)壓的變換器互聯(lián)系統(tǒng)的控制方法。

與此相應(yīng)，本發(fā)明另一個(gè)要解決的技術(shù)問題是提供一種無需強(qiáng)制變換器模塊的輸入端均壓，僅利用單個(gè)變換器的獨(dú)立閉環(huán)穩(wěn)壓，來實(shí)現(xiàn)變換器互聯(lián)系統(tǒng)的輸出穩(wěn)壓的單個(gè)變換器的控制電路。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種變換器互聯(lián)系統(tǒng)的控制方法，用于實(shí)現(xiàn)輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的多個(gè)變換器的系統(tǒng)控制，通過限定單個(gè)變換器中主開關(guān)管的最大占空比和最小占空比，使得變換器模塊的最大輸入功率得到限制，以通過單個(gè)變換器的獨(dú)立閉環(huán)穩(wěn)壓，實(shí)現(xiàn)變換器互聯(lián)系統(tǒng)的輸出穩(wěn)壓。

本發(fā)明還提供一種變換器的控制電路，用于實(shí)現(xiàn)輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的多個(gè)變換器的系統(tǒng)控制，包括或門、非門、與門And1、And2、最小占空比設(shè)定模塊和最大占空比設(shè)定模塊，最小占空比設(shè)定模塊包括電阻R1和電容C1，電阻R1的一端作為最小占空比設(shè)定模塊的輸入端，電阻R1的另一端通過電容C1接地；最大占空比設(shè)定模塊包括電阻R2和電容C2，電阻R2的一端作為最大占空比設(shè)定模塊的輸入端，電阻R2的另一端通過電容C2接地；或門的一輸入端作為控制電路的輸入端，或門的輸出端連接非門的輸入端，非門的輸出端連接最小占空比設(shè)定模塊的輸入端，最小占空比設(shè)定模塊中電阻R1的另一端連接與門And1的一輸入端，與門And1的另一輸入端連接或門的輸出端，與門And1的輸出端連接或門的另一輸入端，以利用最小占空比設(shè)定模塊的輸出信號(hào)鉗制占空比的高電平信號(hào)；非門的輸出端還連接最大占空比設(shè)定模塊的輸入端，最大占空比設(shè)定模塊中電阻R2的另一端連接與門And2的一輸入端，與門And2另一輸入端連接或門的輸出端，以利用最大占空比設(shè)定模塊的輸出信號(hào)鉗制占空比的低電平信號(hào)；與門And2的輸出端引出作為控制電路的輸出端。

優(yōu)選的，所述最小占空比設(shè)定模塊，還包括二極管D1，二極管D1并聯(lián)在電阻R1的兩端，二極管D1的陰極連接電容C1。

優(yōu)選的，所述最大占空比設(shè)定模塊，還包括二極管D2，二極管D2并聯(lián)在電阻R2的兩端，二極管D2的陰極連接電容C2。

本發(fā)明再提供一種變換器的控制電路，用于實(shí)現(xiàn)輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的多個(gè)變換器的系統(tǒng)控制，包括或門、非門、與門And1、And2、最小占空比設(shè)定模塊和最大占空比設(shè)定模塊，最小占空比設(shè)定模塊包括電阻R1和電容C1，最大占空比設(shè)定模塊包括電阻R2和電容C2，其連接關(guān)系是，或門的一個(gè)輸入端作為控制電路的輸入端，或門的輸出端與非門的輸入端連接，非門的輸出端與電阻R1的一端連接，電阻R1的另一端與電容C1的一端連接，電容C1的另一端接地；電阻R1的另一端還連接與門And1的一輸入端，與門And1的另一輸入端連接或門的輸出端，與門And1的輸出端連接或門的另一輸入端，用以利用最小占空比設(shè)定模塊的輸出信號(hào)鉗制占空比的高電平信號(hào)；非門的輸出端還與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端與電容C2的一端連接，電容C2的另一端接地；電阻R2的另一端還連接與門And2的一輸入端，與門And2的另一輸入端連接或門的輸出端，用以利用最大占空比設(shè)定模塊的輸出信號(hào)鉗制占空比的低電平信號(hào)；與門And2的輸出端作為控制電路的輸出端。

優(yōu)選的，所述最小占空比設(shè)定模塊，還包括二極管D1，二極管D1并聯(lián)在電阻R1的兩端，二極管D1的陰極連接電容C1的一端。

優(yōu)選的，所述最大占空比設(shè)定模塊，還包括二極管D2，二極管D2并聯(lián)在電阻R2的兩端，二極管D2的陰極連接電容C2的一端。

本發(fā)明通過限制每一變換器模塊中的開關(guān)管的占空比，在輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的情況下，不強(qiáng)制獨(dú)立閉環(huán)控制變換器模塊的輸入端均壓，但能保證各變換器模塊正常工作，并能實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)壓。

本發(fā)明為解決輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的情況下不能采用獨(dú)立閉環(huán)變換器模塊的問題，提供一種控制方法，不強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)輸入均壓，通過限制每一變換器模塊中開關(guān)管的占空比，使得輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的情況下可以使用獨(dú)立閉環(huán)的變換器模塊，其有益效果為：

(1)單個(gè)變換器模塊獨(dú)立工作時(shí)可閉環(huán)高精度穩(wěn)壓；

(2)多個(gè)變換器模塊輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)時(shí)，無需增加額外的信號(hào)線；

(3)多個(gè)變換器模塊輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)壓。

附圖說明

圖1為多個(gè)變換器模塊輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)組合而成的變換器互聯(lián)系統(tǒng)的電路原理圖；

圖2為本發(fā)明變換器互聯(lián)系統(tǒng)的電路原理圖；

圖3為本發(fā)明變換器的控制電路的電路原理圖，即是限制最小和最大占空比控制電路的電路原理圖；

圖4為本發(fā)明變換器的控制電路的工作時(shí)序圖。

具體實(shí)施方式

在變換器模塊輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的情況下，傳統(tǒng)控制方法是采取措施使變換器模塊的輸入端均壓，從而保證變換器模塊不會(huì)出現(xiàn)過壓或過載的情況，在本發(fā)明中，并不采取措施使輸入端均壓，通過限制最小和最大占空比的方式保證變換器模塊可靠工作。如圖2所示，一種變換器互聯(lián)系統(tǒng)，在每個(gè)變換器模塊中引入占空比限制電路，保證變換器可靠工作。其中，每個(gè)變換器模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與U1變換器模塊是相同的。

本發(fā)明通過限制每一變換器模塊中的開關(guān)管的占空比，在變換器模塊輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的情況下，雖然不能使得每個(gè)變換器模塊的輸入電壓相等，但可以通過限定開關(guān)管的最大和最小占空比，從而限制變換器模塊的最高輸入電壓，使得變換器模塊的最大輸入功率得到限制，因此每個(gè)變換器模塊都可正常工作。當(dāng)變換器模塊的輸入電壓達(dá)到最大值時(shí)，其開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)就會(huì)達(dá)到最小占空比(或最大占空比)，此時(shí)若輸入電壓繼續(xù)升高，由于占空比已經(jīng)達(dá)到極限值，無法再進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此該變換器模塊的輸出電壓就會(huì)升高，當(dāng)其輸出端與其他變換器模塊的輸出端并聯(lián)時(shí)，該變換器模塊的輸出電流就會(huì)增大，從而導(dǎo)致輸入電流也加大，輸入電流加大會(huì)使得該變換器模塊的輸入電容電壓下降，限制變換器模塊輸入電壓升高，變換器模塊的輸入電壓在正常工作范圍內(nèi)。

此外，由于每個(gè)變換器模塊都是閉環(huán)穩(wěn)壓的，因此其單獨(dú)工作時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高精度穩(wěn)壓輸出；當(dāng)多個(gè)變換器模塊的輸出端并聯(lián)后，由于每個(gè)變換器模塊都進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值，因此整個(gè)串并聯(lián)系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)高精度穩(wěn)壓輸出。

若整個(gè)串并聯(lián)系統(tǒng)的額定輸出功率是P，采用傳統(tǒng)方法對(duì)X個(gè)變換器模塊進(jìn)行輸入串聯(lián)均壓控制，則每個(gè)變換器模塊的額定功率為P/X。若采用本發(fā)明的方案，因?yàn)檩斎腚妷翰痪?，所以每個(gè)變換器模塊的功率也是不均的，為了保證可靠性，每個(gè)變換器模塊的額定功率要設(shè)計(jì)得比P/X大。即通過增大變換器模塊的功率裕量來保證變換器模塊可靠工作。限制最小和最大占空比后，輸出電壓與輸入電壓的比值M的最小值就受到限制，假設(shè)最小的輸出輸入電壓比值為M_min，最大的輸出輸入電壓比值為M_max，當(dāng)輸出電壓為Vo時(shí)，單個(gè)變換器模塊的最小輸入電壓是Vo/M_max，單個(gè)變換器模塊的最大輸入電壓是Vo/M_min。假設(shè)X個(gè)變換器模塊輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)后的系統(tǒng)的輸入電壓是Vin，則XVo/M_min>Vin>XVo/M_max。由于輸入端是串聯(lián)的，因此輸入電壓大的變換器模塊，輸入功率大。當(dāng)總功率一定時(shí)，X個(gè)變換器模塊中只有一個(gè)變換器模塊工作于最高輸入電壓，其他變換器模塊工作于最低輸入電壓時(shí)，高壓工作的變換器模塊最容易出現(xiàn)過功率的情況，因此，若整個(gè)串并聯(lián)系統(tǒng)的額定輸出功率是P，則單個(gè)變換器模塊的額定功率至少為P/[(X-1)M_min/M_max+1]。

如上分析，限制最大最小占空比后，變換器模塊輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)時(shí)可正常工作，下面介紹其實(shí)施方式。

由于限制最小和最大占空比的電路有多種實(shí)施方式，因此，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式有多種，其中圖1中占空比限制電路的電路原理圖如圖3所示，一種限制最小和最大占空比的控制電路，其中PWM_IN是原始驅(qū)動(dòng)方波信號(hào)，PWM_OUT是經(jīng)過最大最小占空比限制的驅(qū)動(dòng)方波信號(hào)，兩驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的關(guān)系如下：若PWM_IN信號(hào)的占空比小于最小占空比，則PWM_OUT輸出最小占空比；若PWM_IN信號(hào)的占空比大于最小占空比并小于最大占空比，則PWM_OUT與PWM_IN相同；若PWM_IN信號(hào)的占空比大于最大占空比，則PWM_OUT輸出最大占空比。電路中的R1和C1決定了最小占空比，其時(shí)間常數(shù)相對(duì)較小，R2和C2決定了最大占空比，其時(shí)間常數(shù)相對(duì)較大。

如圖3所示，一種變換器的控制電路，包括一個(gè)或門、一個(gè)非門、與門And1和And2，電阻R1和R2，二極管D1和D2以及電容C1和C2，二極管D1、電阻R1和電容C1構(gòu)成最小占空比限制模塊，二極管D2、電阻R2和電容C2構(gòu)成最大占空比限制模塊，它們的連接關(guān)系如下：輸入端PA與或門的一個(gè)輸入端連接，或門的輸出端與非門的輸入端連接，非門的輸出端與電阻R1的一端連接，電阻R1的另一端與電容C1的一端連接，電容C1的另一端接地，非門的輸出端還與二極管D1的陽極連接，二極管D1的陰極與電容C1的一端連接，電容C1的一端與與門And1的一輸入端連接，與門And1的另一輸入端與或門的輸出端連接。與門And1的輸出端與或門的另一輸入端連接，或門的輸出端與與門And2的一輸入端連接，與門And2的輸出端接輸出PG。非門的輸出端與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端與電容C2的一端連接，電容C2的另一端接地，非門的輸出端還與二極管D2的陽極連接，二極管D2的陰極與電容C2的一端連接，電容C2的一端連接與門And2的另一輸入端。

該變換器的控制電路的工作時(shí)序圖如圖4所示，當(dāng)輸入端點(diǎn)PA從低電平變到高電平，點(diǎn)PB也從低電平變高電平，點(diǎn)PC電壓從高電平變到低電平，電容C1通過電阻R1放電，電容C2通過R2放電，首先分析電容C1通過電阻R1放電的功效。電容C1通過電阻R1放電，使得點(diǎn)PD的電壓下降，在點(diǎn)PD的電壓高于閾值電壓的過程中，點(diǎn)PE的電壓都為高電平，通過輸入端的或門將點(diǎn)PB的電壓鉗在高電平，從而限制了PB的最短高電平時(shí)間，當(dāng)點(diǎn)PD的電壓下降到低于閾值電壓，點(diǎn)PE的電壓變?yōu)榈碗娖剑獬龑?duì)點(diǎn)PB的鉗位，PB的電平與PA相同。因此，電容C1和電阻R1是限制最小占空比的。電容C2通過R2放電是限制最大占空比的。電容C2通過R2放電，其放電過程比C1R1放電過程緩慢，在點(diǎn)PF的電壓下降到門檻電壓前，輸出PG與點(diǎn)PB的電平一致，在點(diǎn)PF的電壓下降到門檻電壓后，輸出為低電平。因此電容C2和電阻R2放電的放電過程限制了最大占空比。二極管D1和D2的作用是加快電容C1和C2的充電過程，避免在輸入端PA低電平時(shí)間太短引起最大最小占空比發(fā)生變化。

根據(jù)上述說明書的揭示的實(shí)施方式，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)變換器模塊的具體拓?fù)浼捌湔伎毡认拗齐娐愤M(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)采用其他拓?fù)涞妮斎氪?lián)和輸出并聯(lián)變換器模塊進(jìn)行占空比限制也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。