多相電源轉換器的制作方法

本發明涉及電力電子技術，具體涉及一種多相電源轉換器。

背景技術：

1、電源轉換器被廣泛應用于電力管理的領域中。為了提高負載瞬態響應速度以及滿足大電流的需求，目前多數的電源轉換器采用多相降壓轉換器，如圖1所示。圖1所示是開關電容降壓電路拓撲。在同樣輸入輸出的條件下，相較于傳統的降壓電路拓撲，圖1的開關電容降壓電路拓撲具有占空比翻倍，電流有效值大幅下降和開關應力大幅下降等優點，因而使其變換效率大幅上升。

2、然而，該開關電容降壓電路不適用于寬輸入電壓范圍。具體而言，當輸入電壓較小時，為了維持輸出電壓穩定輸出，開關占空比將大于50％。此時，在開關切換時，電容c1和c2存在被短路的問題，導致開關電容降壓電路無法正常工作。因此需要提供一種支持擴展輸出-輸入電壓轉換比的電源轉換器，以滿足電源的要求。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明實施例提供了一種多相電源轉換器。該多相電源變換器通過控制開關的導通時序實現在全占空比下正常工作，并且提高電壓增益。

2、根據本發明實施例的第一方面，提供一種用于多相電源轉換器。該多相電源轉換器包括：

3、n相電源轉換單元，每一相電源轉換單元包括串聯耦接在第一端口之間的第一開關，飛跨電容和第二開關，以及電感器，所述電感器的第一端耦接至所述飛跨電容和所述第二開關之間的公共連接點，另一端耦接至第二端口的一端；以及

4、n個交叉開關，第i個交叉開關耦接在第i相電源轉換單元中飛跨電容的第一端以及第i-1相電源轉換單元中飛跨電容的第二端，第一個交叉開關耦接在第一相電源轉換單元中飛跨電容的第一端和第n相電源轉換單元中飛跨電容的第二端，其中n為大于等于2的正整數，i為大于1并且小于等于n的正整數；

5、其中每相電源轉換單元中第一開關被配置為雙向電流可阻斷開關，其包括第一功率端和第二功率端，在所述第一開關關斷時，所述第一功率端和第二功率端之間沒有電流流過。

6、優選地，所述第一開關包括串聯連接的第一類型晶體管和第二類型晶體管。

7、優選地，所述第一開關包括兩個串聯連接的第一類型晶體管，或包括兩個串聯連接的第二類型晶體管。

8、優選地，根據權利要求1所述的多相電源轉換器，其特征在于，所述第一開關被配置為雙向氮化鎵(gan)晶體管。

9、優選地，所述第一開關被配置為繼電器。

10、優選地，所述多相電源轉換器包括：

11、控制電路，被配置為根據表征輸出電壓和期望輸出電壓之間誤差的誤差信號產生至少兩個控制信號，并根據所述至少兩個控制信號產生用于控制每相電源轉換單元中第一開關的第一驅動信號，控制第二開關的第二驅動信號，以及控制所述交叉開關的交叉驅動信號；

12、其中，第二驅動信號與控制該相電源轉換單元的控制信號互補。

13、優選地，所述控制電路被配置為根據所述誤差信號調節所述至少兩個控制信號的占空比，所述第一驅動信號的相位與控制該相電源轉換單元的控制信號的相位相同。

14、優選地，用于控制所述第一開關的第一驅動信號的占空比與控制該相電源轉換單元的控制信號的占空比相同，并且與所述多相電源轉換器的開關占空比相同。

15、優選地，當所述開關占空比被配置為大于第一占空比時，所述控制電路被配置為在第n相電源轉換單元中第一開關導通，第n+1相電源轉換單元中第一開關關斷時控制第n+1個交叉開關導通；以及在第n相電源轉換單元中第一開關導通，第一相電源轉換單元中第一開關關斷時控制第一個交叉開關導通，其中n為大于等于1并且小于n的正整數。

16、優選地，在一個開關周期內所述至少兩個控制信號的占空比為所述多相電源轉換器的開關占空比，當所述開關占空比被配置為大于第一占空比時，所述第一驅動信號的占空比被控制為1/n。

17、優選地，第i個交叉開關的驅動信號與用于控制第i-1相電源轉換單元的控制信號相同，第一個交叉開關的驅動信號與用于控制第n相電源轉換單元的控制信號相同,其中2≤i≤n。

18、優選地，所述控制電路根據用于控制第一相電源轉換單元的第一控制信號，用于控制第二相電源轉換單元的第二控制信號，以及用于控制第一相電源轉換單元中第一開關的第一驅動信號產生用于控制所述第二交叉開關的驅動信號；同時所述第一和第二控制信號，以及用于控制第二相電源轉換單元中第一開關的第一驅動信號產生用于控制所述第一交叉開關的驅動信號。

19、優選地，在所述第一控制信號有效并且所述第二控制信號無效，或者在所述第一控制信號有效并且用于控制第一相電源轉換單元中第一開關的第一驅動信號無效時，所述第二交叉口開關的驅動信號有效；以及

20、在所述第二控制信號有效并且第一控制信號無效，或者在所述第二控制信號有效并且用于控制第二相電源轉換單元中第一開關的第一驅動信號無效時，所述第一交叉口開關的驅動信號有效。

21、優選地，第奇數個交叉開關的驅動信號與用于控制第一個交叉開關的驅動信號相同，第偶數個交叉開關的驅動信號與用于控制第二個交叉開關的驅動信號相同。

22、優選地，當所述多相電源轉換器的開關占空比小于第一占空比，第i交叉開關的驅動信號與第i-1相電源轉換單元中第一開關的驅動信號相同，第一個交叉開關的驅動信號與第n相電源轉換單元中第一開關的驅動信號相同。

23、優選地，所述至少兩個控制信號包括第一控制信號和第二控制信號，所述第一控制信號用于控制奇數相電源轉換單元，所述第二控制信號用于控制偶數相電源轉換單元，其中所述第一控制信號和第二控制信號的相位相差180°。

24、優選地，所述至少兩個控制信號包括n個控制信號，用于分別控制所述n個電源轉換單元，其中所述n個控制信號之間的相位相差預定角度。

25、優選地，當所述第一端口為輸入端，所述第二端口為輸出端，所述多相電源轉換器被配置為多相降壓轉換器，當所述第一端口為輸出端，所述第二端口為輸入端，所述多相電源轉換器被配置為多相升壓轉換器。

26、優選地，所述控制電路包括：

27、斜坡信號產生電路，被配置為接收時鐘信號以產生至少兩個斜坡信號，以及

28、控制信號產生電路，被配置為分別比較所述斜坡信號和所述誤差信號以產生所述至少兩個控制信號。

29、優選地，所述斜坡信號信號產生電路被配置為產生n個斜坡信號，其中所述n個斜坡信號之間的相位相差預定角度；

30、所述控制信號產生電路被配置為包括n個比較器，每個比較器被配置為比較對應的斜坡信號和所述誤差信號以產生控制對應相電源轉換單元的的控制信號。

31、優選地，所述斜坡信號信號產生電路被配置為產生第一和第二斜坡信號，其中所述第一和第二斜坡信號的相位相差180°；

32、所述控制信號產生電路包括：

33、第一比較器，被配置為比較第一斜坡信號和所述誤差信號以產生用于控制奇數相電源轉換單元的第一控制信號；以及

34、第二比較器，被配置為比較第二斜坡信號和所述誤差信號以產生用于控制偶數相電源轉換單元的第二控制信號。

35、優選地，所述控制信號產生電路還包括n個鉗位電路，每個鉗位電路被配置為接收對應的控制信號，并在所述多相電源轉換器的開關占空比大于第一占空比時控制所述第一驅動信號的占空比為1/n。

36、優選地，所述控制信號產生電路包括：

37、第一鉗位電路，被配置為接收所述第一控制信號，在所述多相電源轉換器的開關占空比大于第一占空比時控制第一相電源轉換單元中第一開關的第一驅動信號的占空比為1/n；

38、第二鉗位電路，被配置為接收所述第二控制信號，在所述多相電源轉換器的開關占空比大于所述第一占空比時控制第二相電源轉換單元中第一開關的第一驅動信號的占空比為1/n，其中奇數相電源轉換單元中第一開關的第一驅動信號與第一相電源轉換單元中第一開關的第一驅動信號相同，偶數相電源轉換單元中第一開關的第一驅動信號與第二相電源轉換單元中第一開關的第一驅動信號相同。

39、本發明實施例的技術方案通過設置多相電源轉換單元以實現多相擴展應用，并且在改變第一開關的結構類型的情況下控制每相電源轉換單元中開關和交叉開關的導通時序，不僅可以實現在全開關占空比下正常工作，同時提高了電壓增益，從而提高了多相電源轉換器的電壓轉換比。