本發(fā)明實(shí)施例涉及電力功率變換器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種雙輸出直流變換電路。

背景技術(shù)：

隨著電力技術(shù)的發(fā)展，不管是在家電設(shè)備還是汽車、航空、計(jì)算機(jī)或通訊等用電系統(tǒng)中，供電電源通常都要求能同時(shí)提供兩種以上不同的電壓供不同負(fù)載使用。

現(xiàn)有的雙電壓輸出電路，請(qǐng)參閱圖1，一般利用全橋或半橋電路將直流輸入電壓逆變成高頻交流電，再利用多繞組高頻變壓器將其轉(zhuǎn)換成幅值不同的高頻交流電，最后利用整流電路將兩種不同幅值的高頻交流電整流成兩種不同電壓的直流電，作為不同的輸出電壓以供不同負(fù)載使用?，F(xiàn)有技術(shù)提供的技術(shù)方案的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且輸出電壓要經(jīng)過逆變和整流兩級(jí)變化。

鑒于此，如何設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且穩(wěn)定性高的雙輸出直流變換電路是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種雙輸出直流變換電路，不僅電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，還提高電路的穩(wěn)定性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明實(shí)施例一方面提供了一種雙輸出直流變換電路，包括直流電源，還包括：

第一全控開關(guān)、與所述第一全控開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通的第二全控開關(guān)、電感、第一二極管、第二二極管、第一電容器、第二電容器以及第三電容器；

其中，所述第一二極管的陽極與所述第一全控開關(guān)的第一端和所述直流電源的正極相連，陰極與所述第一電容器的正極和所述第二二極管的陽極相連；所述第一電容器的負(fù)極與所述第一全控開關(guān)的第二端、所述第二全控開關(guān)的第一端及所述電感的一端相連；所述第二電容器的正極與所述電感的另一端連接，負(fù)極與所述第二全控開關(guān)的第二端相連，作為第二輸出電壓的正負(fù)端；所述第三電容器的正極與所述第二二極管的陰極連接，負(fù)極與所述第二全控開關(guān)的第二端相連，作為第一輸出電壓的正負(fù)端。

可選的，所述第一輸出電壓為所述直流電源輸出電壓的2倍；所述第二輸出電壓根據(jù)所述第一全控開關(guān)在一個(gè)開關(guān)周期的導(dǎo)通占空比以及所述直流電源輸出電壓計(jì)算得到。

可選的，所述第一全控開關(guān)與所述第二全控開關(guān)的類型相同。

可選的，還包括：

諧振電感，所述諧振電感一端與所述第一電容器的負(fù)極相連，另一端與所述第一全控開關(guān)的第二端、所述第二全控開關(guān)的第一端相連。

可選的，所述第一全控開關(guān)為n溝道電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述n溝道電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極作為所述第一全控開關(guān)的控制端，漏極作為所述第一全控開關(guān)的第一端，源極作為所述第一全控開關(guān)的第二端。

可選的，所述第一全控開關(guān)為p溝道電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述p溝道電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極作為所述第一全控開關(guān)的控制端，漏極作為所述第一全控開關(guān)的第二端，源極作為所述第一全控開關(guān)的第一端。

可選的，所述第一全控開關(guān)為絕緣柵雙極型晶體管，所述絕緣柵雙極型晶體管的門極作為所述第一全控開關(guān)的控制端，集電極作為所述第一全控開關(guān)的第一端，發(fā)射極作為所述第一全控開關(guān)的第二端。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙輸出直流變換電路，包括第一全控開關(guān)、與第一全控開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通的第二全控開關(guān)；第一全控開關(guān)的第一端與第一二極管的陽極、直流電源的正極相連，第二端與第一電容器的負(fù)極相連；第二電容器的正極與電感的一端連接，負(fù)極與第二全控開關(guān)的第二端相連，作為第二輸出電壓的正負(fù)端；第三電容器的正極與第二二極管的陰極連接，負(fù)極與第二全控開關(guān)的第二端相連，作為第一輸出電壓的正負(fù)端；第二二極管的陽極與第一電容器的正極、第一二極管的陰極相連；電感的另一端與第二全控開關(guān)的第一端相連。

本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于，通過控制互補(bǔ)導(dǎo)通的第一全控以及第二全控開關(guān)在一個(gè)開關(guān)周期的導(dǎo)通，獲得雙輸出電壓，實(shí)現(xiàn)了直流變換電路的雙輸出電壓，避免了現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)過逆變和整流兩級(jí)變化，操作簡(jiǎn)單，整個(gè)電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性更高。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的現(xiàn)有技術(shù)的雙輸出直流變換電路的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙輸出直流變換電路的一種具體實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的圖2中雙輸出直流變換電路的一種工作模式下的原理圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的圖2中雙輸出直流變換電路的另一種工作模式下的原理圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙輸出直流變換電路的另一種具體實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本申請(qǐng)的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于區(qū)別不同的對(duì)象，而不是用于描述特定的順序。此外術(shù)語“包括”和“具有”以及他們?nèi)魏巫冃?，意圖在于覆蓋不排他的包含。例如包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備沒有限定于已列出的步驟或單元，而是可包括沒有列出的步驟或單元。

在介紹了本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案后，下面詳細(xì)的說明本申請(qǐng)的各種非限制性實(shí)施方式。

首先參見圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙輸出直流變換電路的一種具體實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖，本發(fā)明實(shí)施例可包括以下內(nèi)容：

雙輸出直流變換電路可包括半橋電路，電感l(wèi)、第一二極管d1、第二二極管d2、第一電容器c1、第二電容器c2以及第三電容器c3。

半橋電路中包括第一全控開關(guān)s1以及第二全控開關(guān)s2，第一全控開關(guān)s1以及第二全控開關(guān)s2互補(bǔ)導(dǎo)通，且都具有第一端、第二端以及第三端，第一全控開關(guān)s1的第一端接輸入電源的正極，第二端同時(shí)與第二全控開關(guān)s2第一端以及第一電容c1的負(fù)極相連，控制端通過驅(qū)動(dòng)電路與控制器相連；第二全控開關(guān)s2第一端接輸入電源的負(fù)極，第二端與電感l(wèi)的一端相連，控制端可通過驅(qū)動(dòng)電路與控制器相連，當(dāng)然，也可通過其他方式相連。

第一二極管d1的陽極與第一全控開關(guān)s1第一端相連，陰極同時(shí)與第二二極管d2的陽極、第一電容器c1的正極相連。

第二電容c2的正極與電感l(wèi)的另一端相連，第二電容c2的正極和負(fù)極作為第二輸出電壓的正端和負(fù)端。

第三電容c3的正極與第二二極管d2的陰極相連，負(fù)極與第二電容c2的負(fù)極相連，第三電容c3的正極和負(fù)極作為第一輸出電壓的正端和負(fù)端。

上述雙輸出直流變換電路的一種具體工作模式，請(qǐng)參閱圖3，當(dāng)?shù)谝蝗亻_關(guān)s1開通且第二全控開關(guān)s2關(guān)斷時(shí)，第一二極管d1截止；第一電容器c1通過第一全控開關(guān)s1與輸入直流電源vs串聯(lián)后再經(jīng)過第二二極管d2一起向第三電容器c3充電；電感l(wèi)與第二電容器c2串聯(lián)后經(jīng)過第一全控開關(guān)s1一起被輸入直流電源vs充電。

上述雙輸出直流變換電路的另一種具體工作模式，請(qǐng)參閱圖4，當(dāng)所述第一全控開關(guān)s1關(guān)斷且所述第二全控開關(guān)s2開通時(shí)，第二二極管d2截止；第一電容器c1經(jīng)過第二全控開關(guān)s2和第一二極管d1被輸入直流電源vs充電至輸入電壓；電感l(wèi)通過第二全控開關(guān)s2直接向第二電容c2放電。

上述兩種狀態(tài)在一個(gè)開關(guān)管的周期內(nèi)可高頻交替運(yùn)行?？赏ㄟ^判斷第二電容器c2兩端的電壓與預(yù)設(shè)的參考值之間的關(guān)系，通過pwm信號(hào)進(jìn)行第一全控開關(guān)打開或關(guān)斷，當(dāng)然，也可為其他方式。

第一全控開關(guān)s1與第二全控開關(guān)s2可為n溝道電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管、或p溝道電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管，或絕緣柵雙極型晶體管，當(dāng)然，也可為其他開關(guān)，這均不影響本申請(qǐng)的實(shí)現(xiàn)。

第一全控開關(guān)s1與第二全控開關(guān)s2的類型相同，也可不同，具體可根據(jù)實(shí)際情況確定，本申請(qǐng)對(duì)此不做任何限定。

以第一全控開關(guān)s1為例，介紹不同類型的全控開關(guān)的三個(gè)端口的分配情況。當(dāng)?shù)谝蝗亻_關(guān)s1為n溝道電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管，n溝道電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極作為所述第一全控開關(guān)s1的控制端，漏極作為所述第一全控開關(guān)s1的第一端，源極作為第一全控開關(guān)s1的第二端；當(dāng)?shù)谝蝗亻_關(guān)s1為p溝道電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管，p溝道電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極作為第一全控開關(guān)s1的控制端，漏極作為第一全控開關(guān)s1的第二端，源極作為第一全控開關(guān)s1的第一端；當(dāng)?shù)谝蝗亻_關(guān)s1為絕緣柵雙極型晶體管，絕緣柵雙極型晶體管的門極作為所述第一全控開關(guān)s1的控制端，集電極作為第一全控開關(guān)s1的第一端，發(fā)射極作為第一全控開關(guān)s1的第二端。

在本發(fā)明實(shí)施例中提供的技術(shù)方案中，通過控制互補(bǔ)導(dǎo)通的第一全控以及第二全控開關(guān)在一個(gè)開關(guān)周期的導(dǎo)通，獲得雙輸出電壓，實(shí)現(xiàn)了直流變換電路的雙輸出電壓，避免了現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)過逆變和整流兩級(jí)變化，操作簡(jiǎn)單，整個(gè)電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性更高。

在一種開關(guān)周期中，上述雙輸出直流變換電路的第一輸出電壓以及第二輸出電壓的計(jì)算方法可為：

當(dāng)?shù)谝蝗亻_關(guān)s1開通且第二全控開關(guān)s2關(guān)斷時(shí)，第一電容器c1通過第一全控開關(guān)s1與輸入直流電源vs串聯(lián)后再經(jīng)過第二二極管d2一起向第三電容器c3充電；與此同時(shí)，電感l(wèi)與第二電容器c2串聯(lián)后經(jīng)過第一全控開關(guān)s1一起被輸入直流電源vs充電。所以第一輸出電壓vo1和電感l(wèi)兩端電壓可為：

vo1＝vs+vc1

vl(s1_on)＝vs-vo2；

當(dāng)?shù)谝蝗亻_關(guān)s1關(guān)斷且第二全控開關(guān)s2開通時(shí)，第一電容器c1經(jīng)過第二全控開關(guān)s2和第一二極管d1被輸入直流電源vs充電至輸入電壓；電感l(wèi)通過第二全控開關(guān)s2直接向第二電容放電c2；所以第一電容器c1的電壓和電感兩端電壓可為：

vc1＝vs

vl(s1_off)＝vo2；

上述兩種狀態(tài)高頻交替運(yùn)行，根據(jù)上述公式以及電感器滿足伏秒平衡可得到第一輸出電壓vo1以及第二輸出電壓vo2，可為：

vo1＝2vs

vo2＝dvs；

其中，d為第一全控開關(guān)s1在一個(gè)開關(guān)周期的導(dǎo)通占空比。

可選的，基于上述實(shí)施例，請(qǐng)參閱圖5，所述雙輸出直流變換電路例如還可以包括：

諧振電感l(wèi)r，所述諧振電感l(wèi)r一端與所述第一電容器c1的負(fù)極相連，另一端與所述第一全控開關(guān)s1的第二端、所述第二全控開關(guān)s2的第一端相連。

由于開關(guān)管在進(jìn)行打開與關(guān)斷時(shí)，電流的變化較大，為了避免器件因電流的急劇變化而燒毀，通過增加諧振電感，可使電流緩慢上升或下降，有效的降低電流變化率，減少電磁干擾，從而保護(hù)全控開關(guān)以及各個(gè)電容器。

本發(fā)明實(shí)施例所述雙輸出直流變換電路的各功能模塊的功能可根據(jù)上述方法實(shí)施例中的方法具體實(shí)現(xiàn)，其具體實(shí)現(xiàn)過程可以參照上述方法實(shí)施例的相關(guān)描述，此處不再贅述。

由上可知，本發(fā)明實(shí)施例通過添加諧振電感，保護(hù)第一全控開關(guān)、第二全控開關(guān)以及整個(gè)電路系統(tǒng)中的其他原件，避免器件因電流不穩(wěn)定而燒毀，從而進(jìn)一步的提高整個(gè)電路的穩(wěn)定性與可靠性。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其它實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同或相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲(chǔ)器(ram)、內(nèi)存、只讀存儲(chǔ)器(rom)、電可編程rom、電可擦除可編程rom、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、cd-rom、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種雙輸出直流變換電路進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。