本公開涉及多相開關電力轉換器。
背景技術:
選擇電力轉換器的當代設計,以滿足諸如高效率、準確輸出調節、快速暫態響應、低解決方案成本等的指定性能要求。電力轉換器用給定的輸入電壓為負載生成輸出電壓和電流。需要在穩態和暫態狀況期間滿足電流調節或負載電壓要求。根據特定應用,多相開關電力轉換器可以是適宜的解決方案。
通常,開關電力轉換器通過逐漸地從輸入電壓源取得少量能量并且將它們移至輸出來進行工作。這是通過電開關和控制能量傳遞到輸出的速率的控制器來實現。
開關電力轉換器包括可開關電力級,其中,根據開關信號和輸入電壓來生成輸出電壓。由將輸出電壓調節成參考電壓的控制器來生成開關信號。開關電力級包括由高側開關和低側開關,即電感和電容器組成的雙開關。在充電階段期間,通過開關信號將高側開關導通并且將低側開關截止,以對電容器進行充電。在放電階段期間,高側開關截止并且低側開關導通,以將平均電感器電流與負載電流匹配。生成作為占空比由控制規律確定的數字脈寬調制信號的開關信號。
開關電力轉換器必須在各式各樣的負載條件下運行。降壓和升壓衍生轉換器針對高電流應用可具有不止一個相。相包括雙開關元件和電感器。多個相同的相連接到公共中性點,以對公共輸出電容器進行充電或放電。
在許多應用中,電力轉換器可以以大體比峰值電流小甚至比單個相的峰值電流小的電流來運行。因此,具有相同的相并且使每個相具有電流能力可能不是最佳的。
技術實現要素:
多相電力轉換器大體如附圖中的至少一個所示出和/或所描述,在權利要求書中更完全地闡述。
多相電力轉換器的相就它們的電感而言是相同的。因此,可針對低電流優化至少一個相,使得在低電力運行下,所述至少一個相對于較低電流大小而言是最佳的。
此外,可針對每個相優化開關元件,因為最佳開關器件選擇取決于該相的運行電流。
將根據以下的描述和附圖來更充分地理解本公開的這些和其他優點、方面和新穎特征及其示范性實施例的細節。
附圖說明
將參照附圖,其中:
圖1示出多相電力轉換器的框圖。
具體實施方式
圖1中示出的多相電力轉換器包括三個相,由開關信號vg1、vg2、vg3來控制這三個相,以根據輸入電壓vin和開關信號來生成輸出電流或電壓。
第一相包括雙開關元件,包括反相器u1、高側場效應晶體管(fet)q1和低側fetq2和電感l1。第二相包括雙開關元件,包括反相器u2、高側fetq3和低側fetq4和電感l2。第三相包括雙開關元件,包括反相器u3、高側fetq5和低側fetq6和電感器l3。
這三個相連接到電容器c1所連接的公共中性點。每個相產生其自身的用于對電容器c1進行充電的運行電流。
雖然在現有技術中電感l1、l2和lc2相等并且fetq1、q2、q3、q4、q5和q6相同,但根據本發明,至少一個相的電感不同于另一個相的電感。可針對低電流優化至少一個相,使得在低電力運行下,所述至少一個相對于較低電流大小而言是最佳的。
例如,第三相對于較低電流大小而言可以是最佳的。l1等于l2,但l3不同于l1和l2。
最佳地,可選擇電感l3,使得脈沖電流是峰值電流值的20%至40%。在輸入和輸出電壓固定的情況下,對于第一階,脈沖電流與電感的倒數成正比。
此外,可針對每個相優化雙開關元件,因為最佳開關器件選擇取決于該相的運行電流。對于第三相的運行電流而言,可相對于例如開關元件q5和q6的大小和成本來優化開關元件q5和q6。q1可與q3相同,但q5可與q1和q3不同。q2可與q4相同,但q6可與q2和q4不同。
多個相中的每一個的電感可不同于另一個相的電感。因此,可針對每個相的單獨運行電流來優化每個相。
而且,多個相中的每一個的開關元件可不同于另一個相的電感。
三相降壓轉換器僅僅是示例。針對單獨相的負載條件優化的電感和開關元件的構思可應用于任何降壓或升壓轉換器設計。