一種功率變換電路的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種功率變換電路，所述功率變換電路的輸入端與電源連接，輸出端與負載連接，該功率變換電路包括：至少一個初級線圈和/或次級線圈設置有多個抽頭的變壓器；與所述多個抽頭相連接，用于改變所述變壓器接入電路的線圈匝數的切換開關，所述切換開關設置在具有抽頭的一側，以改變所述變壓器的輸入電壓和/或輸出電壓。通過切換開關與不同的抽頭相連接，改變變壓器接入電路的線圈匝數，使變壓器的輸入電壓或者輸出電壓發生改變。在不同功率形式電路中應用時，通過切換開關的動作調整變壓器的輸入電壓或輸出電壓，使變壓器與電源和負載的電壓要求匹配，使電路工作在最優工作點，提高電路工作效率，適應寬電壓輸入輸出的要求。
【專利說明】
_種功率變換電路
技術領域
【背景技術】
[0001 ]在生活生產中，電源的類型多種多樣，電源的電壓也各不相同，同時，負載需要的電壓也因不同器件、不同應用場景而千差萬別。在進行電路設計時就需要綜合考慮輸入和輸出電壓，這就導致只要電源或負載規格發生變化，就需要對電路重新進行參數調整和布局，增加設計人員的工作量，延長產品的開發周期，改變原有物料種類。但如果采用一個能滿足較大輸入電壓和較大輸出電壓的電路，會導致電路涉及難度增加，電路更為復雜，并且電路只能工作于局部優化點，不能滿足全范圍的優化。
【發明內容】
[0002]有鑒于此，本發明提供了一種功率變換電路，可以實現寬電壓輸入輸出的適應。
[0003]本發明提供的技術方案如下:
[0004]—種功率變換電路，所述功率變換電路的輸入端與電源連接，輸出端與負載連接，該功率變換電路包括:
[0005]至少一個初級線圈和/或次級線圈設置有多個抽頭的變壓器；
[0006]與所述多個抽頭相連接，用于改變所述變壓器接入電路的的線圈匝數的切換開關，所述切換開關設置在具有抽頭的一側，以改變所述變壓器的輸入電壓和/或輸出電壓。
[0007]進一步的，所述多個抽頭設置在所述初級線圈上，所述切換開關的一端作為所述功率變換電路的輸入端，另一端分別與設置在初級線圈的抽頭連接；
[0008]所述多個抽頭設置在所述次級線圈上，所述切換開關的一端作為所述功率變換電路的輸出端，所述切換開關的另一端分別與設置在所述次級線圈的抽頭連接;或者
[0009]所述多個抽頭分別設置在所述初級線圈和次級線圈上，所述切換開關包括第一子開關和第二子開關，所述第一子開關的一端作為所述功率變換電路的輸入端，另一端分別與設置在所述初級線圈的抽頭連接，所述第二子開關的一端作為所述功率變換電路的輸出端，所述切換開關的另一端分別與設置在所述次級線圈的抽頭連接。
[0010]進一步的，還包括:
[0011 ]與所述切換開關相連接，根據輸入電壓大小或負載電壓大小控制所述切換開關與相應抽頭連接、以使所述變壓器接入電路的初級線圈與輸入電壓相匹配，或使所述變壓器接入電路的次級線圈與負載電壓相匹配的控制器。
[0012]進一步的，所述至少一個變壓器串聯或并聯。
[0013]進一步的，所述變壓器的初級側還設置有用于將輸入的直流電逆變為交流電的輸入逆變電路。
[0014]進一步的，所述輸入逆變電路包括但不限于半橋電路、全橋電路、移相全橋電路、LLC諧振半橋電路、LLC諧振全橋電路或LCC諧振橋式電路。
[0015]進一步的，所述變壓器的次級側還設置有用于將交流條整流為直流電，并濾去輸出電壓中的紋波的輸出整流濾波電路。
[0016]進一步的，所述輸出整流濾波電路包括但不限于橋式整流電路、倍壓整流電路、倍流整流電路或中心抽頭的半波整流電路。
[0017]進一步的，所述切換開關為機械開關。
[0018]進一步的，所述切換開關為可控半導體器件。
[0019]在本申請實施例中，通過切換開關與不同的抽頭相連接，改變變壓器接入到電路中的線圈的匝數，從而使變壓器的輸入電壓或者輸出電壓發生改變。在不同功率形式的電路中應用時，本申請實施例提供的功率變換電路可以通過切換開關的動作調整變壓器的輸入電壓或輸出電壓，以使變壓器與電源和負載的電壓要求相匹配，從而使整個電路工作在最優工作點附近，提高電路的工作效率，滿足適應寬電壓輸入輸出的應用要求。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。
[0021]圖1為本發明實施例提供的功率變換電路的一種結構示意圖。
[0022]圖2為本發明實施例提供的功率變換電路的一種電路示意圖。
[0023]圖3為本發明實施例提供的功率變換電路的另一種電路示意圖。
[0024]圖4為本發明實施例提供的功率變換電路的另一種電路不意圖。
[0025]圖5為本發明實施例提供的功率變換電路的另一種結構示意圖。
[0026]其中，附圖標記匯總如下:
[0027]功率變換電路100;變壓器101;切換開關102;控制器103;輸入逆變電路104;輸出整流濾波電路105;第一子開關1021;第二子開關1022。
【具體實施方式】
[0028]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0029]應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時，在本發明的描述中，術語“第一”、“第二”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0030]本申請實施例提供了一種功率變換電路，如圖1所示，所述功率變換電路的輸入端與電源連接，輸出端與負載連接，該功率變換電路100包括變壓器1I和切換開關102。
[0031]變壓器101的初級線圈和/或次級線圈設置有多個抽頭。
[0032]本申請實施例中的功率變換電路100可以設置一個或多個變壓器101，在變壓器101是多個時，線圈上的抽頭可以單獨設置在其中某一個變壓器101上，也可以在多個變壓器101的線圈上均設置抽頭，多個變壓器101可以采用并聯或串聯的形式。此外，抽頭既可以單獨設置在變壓器101的初級線圈上，也可以單獨設置在次級線圈上，也可以在初級線圈和次級線圈上均設置抽頭。不同抽頭對應的線圈匝數可以根據變壓器101的具體參數和實際情況進行設定，不同抽頭對應的線圈匝數可以呈比例關系，方便電壓的調整。
[0033]切換開關102與所述多個抽頭相連接，用于改變所述變壓器101接入電路的的線圈匝數，所述切換開關102設置在具有抽頭的一側，以改變所述變壓器101的輸入電壓和/或輸出電壓。
[0034]具體的，當所述多個抽頭設置在所述初級線圈上，所述切換開關102的一端作為所述功率變換電路100的輸入端，另一端分別與設置在初級線圈的抽頭連接；。
[0035]所述多個抽頭設置在所述次級線圈上，所述切換開關102的一端作為所述功率變換電路100的輸出端，所述切換開關102的另一端分別與設置在所述次級線圈的抽頭連接。
[0036]另外一種情況，所述多個抽頭分別設置在所述初級線圈和次級線圈上，所述切換開關102包括第一子開關1021和第二子開關1022，所述第一子開關1021的一端作為所述功率變換電路100的輸入端，另一端分別與設置在所述初級線圈的抽頭連接，所述第二子開關1022的一端作為所述功率變換電路100的輸出端，所述切換開關102的另一端分別與設置在所述次級線圈的抽頭連接。
[0037]通過切換開關102閉合后，使不同的抽頭對應的線圈接入到電路中，實現調節變壓器101的輸入電壓或者輸出電壓的效果。本申請實施例中的切換開關102可以采用機械式開關，如接觸器、繼電器等，也可以采用可控功率半導體器件，如MOSFET金屬-氧化物半導體場效應晶體管、IGBT絕緣柵雙極型晶體管等等。
[0038]以圖2為例，圖2為本申請實施例提供的功率變換電路100的一種實現方式。在圖2中，功率變換電路100設置有一個變壓器101，并且抽頭連接在了變壓器101的次級線圈上，切換開關102包括四個開關。當電路要求最大輸出增益調節輸出時，圖2所示次級繞組N2和N3串聯工作，即圖示開關1、2、4、5斷開，開關3閉合;當要求在接近I輸出增益調節輸出時，圖2所示次級繞組N2或N3單獨工作，即圖示開關1、2閉合，開關3、4、5斷開;或者即圖示開關4、5閉合，開關1、2、3斷開;當要求最小輸出增益調節輸出時，圖2所示次級繞組N2或N3單獨工作并結合變壓器101初級圈數的調整來實現。
[0039]此外，如圖3和圖4所示，切換開關102設置在變壓器101的初級側和次級側，切換開關102包括第一子開關1021和第二子開關1022。根據不同的輸入電壓，第一子開關1021可以閉合在不同的觸點，即選擇不同的初級線圈的抽頭。第二子開關1022可以根據不同的輸出電壓，閉合于不同的觸點，選擇不同的次級線圈的抽頭。第一子開關1021和第二子開關1022可以同時根據輸入電壓和輸出電壓的具體情況進行動作，以與不同的輸入電壓和輸出電壓匹配，使整個電路工作于最優工作模式。此外，如圖所示，變壓器101的初級側還可以設置感性原件。
[0040]圖2至圖4為功率變換電路100的可能實現形式，本申請并不限制功率變換電路100的具體電路元件構成。
[0041]在本申請實施例中，通過切換開關102與不同的抽頭相連接，改變變壓器101接入到電路中的線圈的匝數，從而使變壓器101的輸入電壓或者輸出電壓發生改變。在不同功率形式的電路中應用時，本申請實施例提供的功率變換電路100可以通過切換開關102的動作調整變壓器101的輸入電壓或輸出電壓，以使變壓器101與電源和負載的電壓要求相匹配，從而使整個電路工作在最優工作點附近，提高電路的工作效率，滿足適應寬電壓輸入輸出的應用要求。
[0042]進一步的，如圖5所示，功率變換電路100還包括控制器103。控制器103與所述切換開關102相連接，根據輸入電壓大小或負載電壓大小控制所述切換開關102與相應抽頭連接、以使所述變壓器101接入電路的初級線圈與輸入電壓相匹配，或使所述變壓器101接入電路的次級線圈與負載電壓相匹配。
[0043]通過控制器103可以檢測功率變換電路100所在電路的電源的電壓情況，負載側需要的電壓可以作為預設參數設定輸入至控制器103中。在功率變換電路100接入到其他電路中時，控制器103即可根據檢測到的電源情況和設定的負載情況，選擇最優的變壓器101參數，并控制切換開關102選擇相應的抽頭進行閉合，以使變壓器101接入電路的初級線圈和次級線圈與電路的實際情況相匹配。
[0044]進一步的，所述功率切換電路的輸入端還設置有用于將輸入的直流電逆變為交流電的輸入逆變電路104。
[0045]通過設置輸入逆變電路104，可以將電源提供的直流電變換為交流電，以便變壓器101進行電壓的變換。所述輸入逆變電路104包括但不限于半橋電路、全橋電路、移相全橋電路、LLC諧振半橋電路、LLC諧振全橋電路或LCC諧振橋式電路。輸入逆變電路104的具體形式可以根據實際使用情況進行調整和選擇。
[0046]此外，所述負載端還連接有用于將交流條整流為直流電，并濾去輸出電壓中的紋波的輸出整流濾波電路105。整流成直流電后可以方便直流復雜使用，另一方面，還可以將電路中的紋波濾除。所述輸出整流濾波電路105包括但不限于橋式整流電路、倍壓整流電路、倍流整流電路或中心抽頭的半波整流電路。
[0047]電路中的紋波可以使電網中發生諧振而造成過電流或過電壓而引發事故;增加附加損耗，降低發電、輸電及用電設備的效率和設備利用率;使電氣設備(如旋轉電機、電容器、變壓器101等)運行不正常，加速絕緣老化，從而縮短它們的使用壽命;紋波還可以使繼電保護、自動裝置、計算機系統及許多用電設備運轉不正常或不能正常動作或操作;使測量和計量儀器、儀表不能正確指示或計量;紋波還會干擾通信系統，降低信號的傳輸質量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設備。
[0048]通過設置整流濾波電路可以保證電路中負載的正常使用，具體的整流濾波電路可以根據實際情況選擇，本申請實施例并不限定。
[0049]本申請實施例還提供了一種電子裝置，包括上面所述的功率變換電路100。
[0050]需要說明的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。對于裝置類實施例而言，由于其與方法實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。
[0051]在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過其它的方式實現。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據本發明的多個實施例的裝置、方法和計算機程序產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用于實現規定的邏輯功能的可執行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現方式中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發生。例如，兩個連續的方框實際上可以基本并行地執行，它們有時也可以按相反的順序執行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執行規定的功能或動作的專用的基于硬件的系統來實現，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現。
[0052]另外，在本發明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個獨立的部分，也可以是各個模塊單獨存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成形成一個獨立的部分。
[0053]所述功能如果以軟件功能模塊的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括:U盤、移動硬盤、只讀存儲器(R0M，Read-0nly Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0054]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。
[0055]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種功率變換電路，其特征在于，所述功率變換電路的輸入端與電源連接，輸出端與負載連接，該功率變換電路包括: 至少一個初級線圈和/或次級線圈設置有多個抽頭的變壓器； 與所述多個抽頭相連接，用于改變所述變壓器接入電路的的線圈匝數的切換開關，所述切換開關設置在具有抽頭的一側，以改變所述變壓器的輸入電壓和/或輸出電壓。2.根據權利要求1所述的功率變換電路，其特征在于，所述多個抽頭設置在所述初級線圈上，所述切換開關的一端作為所述功率變換電路的輸入端，另一端分別與設置在初級線圈的抽頭連接； 所述多個抽頭設置在所述次級線圈上，所述切換開關的一端作為所述功率變換電路的輸出端，所述切換開關的另一端分別與設置在所述次級線圈的抽頭連接;或者 所述多個抽頭分別設置在所述初級線圈和次級線圈上，所述切換開關包括第一子開關和第二子開關，所述第一子開關的一端作為所述功率變換電路的輸入端，另一端分別與設置在所述初級線圈的抽頭連接，所述第二子開關的一端作為所述功率變換電路的輸出端，所述切換開關的另一端分別與設置在所述次級線圈的抽頭連接。3.根據權利要求1所述的功率變換電路，其特征在于，還包括: 與所述切換開關相連接，根據輸入電壓大小或負載電壓大小控制所述切換開關與相應抽頭連接、以使所述變壓器接入電路的初級線圈與輸入電壓相匹配，或使所述變壓器接入電路的次級線圈與負載電壓相匹配的控制器。4.根據權利要求1所述的功率變換電路，其特征在于，所述至少一個變壓器串聯或并聯。5.根據權利要求1所述的功率變換電路，其特征在于，所述變壓器的初級側還設置有用于將輸入的直流電逆變為交流電的輸入逆變電路。6.根據權利要求5所述的功率變換電路，其特征在于，所述輸入逆變電路包括但不限于半橋電路、全橋電路、移相全橋電路、LLC諧振半橋電路、LLC諧振全橋電路或LCC諧振橋式電路。7.根據權利要求1所述的功率變換電路，其特征在于，所述變壓器的次級側還設置有用于將交流條整流為直流電，并濾去輸出電壓中的紋波的輸出整流濾波電路。8.根據權利要求7所述的功率變換電路，其特征在于，所述輸出整流濾波電路包括但不限于橋式整流電路、倍壓整流電路、倍流整流電路或中心抽頭的半波整流電路。9.根據權利要求1所述的功率變換電路，其特征在于，所述切換開關為機械開關。10.根據權利要求1所述的功率變換電路，其特征在于，所述切換開關為可控半導體器件。
【文檔編號】H02M3/335GK105915066SQ201610519552
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年7月1日
【發明人】張家書, 王永平, 張品
【申請人】洛陽嘉盛電源科技有限公司