CN116404892B - 一种多输出ac-dc变换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多输出AC‑DC变换器，涉及电源变换技术领域，包括交流处理模块，用于滤波和可调整流处理；智能控制模块，用于模块控制；升压控制模块，用于直交流转换并通过谐振电路进行升压控制，用于将升压后的交流电进行可调整流处理；多路调节模块，用于将输入的电能进行直交流转换调节处理并通过多路整流模块进行多路整流滤波处理并输出；输出扩展模块，用于对多路整流模块输出的电能进行输出扩展。本发明多输出AC‑DC变换器由交流处理模块进行可调整流控制，升压控制模块进行直交直升压变换控制，输出的电能通过多路调节模块和多路整流模块进行直交直转换和调节，并由输出扩展模块对多路整流模块中的单路输出端进行双路扩展。

Description

一种多输出AC-DC变换器
技术领域
本发明涉及电源变换技术领域，具体是一种多输出AC-DC变换器。
背景技术
AC-DC变换器实现交流电向直流电的转换，广泛应用于电动汽车充电器、新能源发电***、电机电源***中，由于电源供电***的可靠性要求较高，因此为了提高电源供电***的可靠性，现有的AC-DC变换器大多采用两级式的开关电源电路，并配合变压器电路实现电能的多路输出，由于输出的电能可调范围值较小，所适用的场合范围较小且电能变换效率较低，并且如果所需的输出端口数量较多，变压器电路的体积越大，因此有待改进。
发明内容
本发明实施例提供一种多输出AC-DC变换器，以解决上述背景技术中提出的问题。
依据本发明实施例中，提供一种多输出AC-DC变换器，该多输出AC-DC变换器包括：交流处理模块，智能控制模块，升压控制模块，多路调节模块，多路整流模块，输出扩展模块；
所述交流处理模块，用于将输入的交流电能进行滤波处理并通过可控整流电路将所述交流电能转换为直流电能；
所述智能控制模块，与所述交流处理模块连接，用于输出第一脉冲信号、第二脉冲信号、第三脉冲信号和第四脉冲信号并分别控制所述交流处理模块、升压控制模块、多路调节模块和输出扩展模块的工作；
所述升压控制模块，与所述交流处理模块和智能控制模块连接，用于接收所述第二脉冲信号并将所述交流处理模块输出的直流电能变换为交流电能并通过谐振电路进行升压控制，用于将调节后的交流电能进行整流调节处理并输出直流电能；
所述多路调节模块，与所述交流处理模块、升压控制模块和智能控制模块连接，用于接收所述第三脉冲信号并将所述交流处理模块和升压控制模块输出的电能进行DC-AC调节处理并通过多路变压电路多路输出交流电能；
所述多路整流模块，与所述多路调节模块连接，用于通过多路整流电路对所述多路调节模块输出的多路交流电能进行整流滤波处理并输出；
所述输出扩展模块，与所述多路整流模块和智能控制模块连接，用于将所述多路整流模块输出的电能并通过所述第四脉冲信号控制输出扩展电路的工作，用于通过输出扩展电路扩展电能输出端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明多输出AC-DC变换器由智能控制模块对交流处理模块进行可调整流控制，调节交流变直流时的等效阻抗并提高转换效率，同时由升压控制模块进行直流变交流再变直流控制，为变换器提供更高值电能，输出的电能通过多路调节模块和多路整流模块进行DC-AC-DC转换和调节，进一步提高电能的精度和转换效率，提高供电效率，并且由输出扩展模块对多路整流模块中的单路输出端进行双路扩展，可减小多路调节模块的所需体积，同时进一步进行调节输出功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实例提供的多输出AC-DC变换器的原理方框示意图。
图2为本发明实例提供的多输出AC-DC变换器的电路图。
图3为本发明实例提供的升压控制模块的电路图。
图4为本发明实例提供的输出扩展模块的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，请参阅图1，一种多输出AC-DC变换器包括：交流处理模块1，智能控制模块2，升压控制模块3，多路调节模块4，多路整流模块5，输出扩展模块6；
具体地，交流处理模块1，用于将输入的交流电能进行滤波处理并通过可控整流电路将所述交流电能转换为直流电能；
智能控制模块2，与所述交流处理模块1连接，用于输出第一脉冲信号、第二脉冲信号、第三脉冲信号和第四脉冲信号并分别控制所述交流处理模块1、升压控制模块3、多路调节模块4和输出扩展模块6的工作；
升压控制模块3，与所述交流处理模块1和智能控制模块2连接，用于接收所述第二脉冲信号并将所述交流处理模块1输出的直流电能变换为交流电能并通过谐振电路进行升压控制，用于将调节后的交流电能进行整流调节处理并输出直流电能；
多路调节模块4，与所述交流处理模块1、升压控制模块3和智能控制模块2连接，用于接收所述第三脉冲信号并将所述交流处理模块1和升压控制模块3输出的电能进行DC-AC调节处理并通过多路变压电路多路输出交流电能；
多路整流模块5，与所述多路调节模块4连接，用于通过多路整流电路对所述多路调节模块4输出的多路交流电能进行整流滤波处理并输出；
输出扩展模块6，与所述多路整流模块5和智能控制模块2连接，用于将所述多路整流模块5输出的电能并通过所述第四脉冲信号控制输出扩展电路的工作，用于通过输出扩展电路扩展电能输出端。
在具体实施例中，上述交流处理模块1可采用LC电路对输入的交流电能进行滤波处理，还可采用可控整流电路对将输入的交流电能变换为直流电能，并调节输出的直流电能值；上述智能控制模块2可采用驱动电路和微控制电路，微控制电路可采用，但并不限于单片机、DSP等集成了运算器、控制器、存储器以及输入输出器等诸多部件，实现信号的处理、数据存储、模块控制、定时控制等功能，驱动电路可选用MOS管驱动装置即可，用于提高微控制电路输出的脉冲信号的驱动能力；上述升压控制模块3可采用功率管调节电路、谐振电路和可控整流电路，由功率管调节电路调节输入谐振电路的脉冲电压，将输入的功率管调节电路的直流电能转换为交流电能，并将交流电能进行升压处理，再由可控整流电路进行整流调节；上述多路调节模块4可采用LLC谐振变化电路和变压电路组成的多路变压电路，将整合后的电能进行DC-AC变换并通过变压电路进行AC-AC调节和多路输出；上述多路整流模块5可采用多路整流电路，对多路调节模块4的输出端进行整流滤波处理；上述输出扩展模块6可采用两组功率调节电路组成的输出扩展电路，对多路整流模块5的每路输出端进行输出扩展。
实施例2，在实施例1的基础上，请参阅图2、图3和图4，所述交流处理模块1包括交流供电装置、第一电容C1、第一电感L1、第二电感L2、第三电容C3、第二电容C2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一功率管Q1、第二功率管Q2、第三二极管D3；所述智能控制模块2包括第一控制器U1；
具体地，所述交流供电装置的第一端连接第一电容C1的一端并通过第一电感L1连接第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端连接第一二极管D1的阳极和第一功率管Q1的漏极，交流供电装置的第二端连接第一电容C1的另一端并通过第二电感L2连接第三电容C3的一端，第三电容C3的另一端连接第二二极管D2的阳极和第二功率管Q2的漏极，第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极均连接第三二极管D3的阳极，第一功率管Q1的源极和第二功率管Q2的源极均接地，第一功率管Q1的栅极和第二功率管Q2的栅极分别连接第一控制器U1的第一IO端和第二IO端。
在具体实施例中，上述第一功率管Q1和第二功率管Q2均可选用N沟道增强型MOS管，具备寄生二极管，由第一控制器U1控制，配合第一二极管D1和第二二极管D2组成可控整流电路；上述第一控制器U1可选用，但并不限于TMS320F2812芯片，与MOS管连接之间需要MOS管驱动装置进行处理，在此不做赘述。
进一步地，所述升压控制模块3包括第五功率管Q5、第六功率管Q6、第九电容C9、第四电感L4、第二变压器W2；
具体地，所述第五功率管Q5的漏极连接所述第二二极管D2的阴极，第五功率管Q5的源极连接第六功率管Q6的漏极和第九电容C9的一端，第九电容C9的另一端通过第四电感L4连接第二变压器W2的原边的第一端，第二变压器W2的原边的第二端和第六功率管Q6的源极均接地，第五功率管Q5的栅极和第六功率管Q6的栅极分别连接所述第一控制器U1的第五IO端和第六IO端。
在具体实施例中，上述第五功率管Q5和第六功率管Q6均可选用N沟道增强型MOS管，具备寄生二极管；上述第九电容C9、第四电感L4、第二变压器W2组成LLC谐振电路。
进一步地，所述升压控制模块3还包括第十电容C10、第六二极管D6、第七二极管D7、第七功率管Q7和第八功率管Q8；
具体地，所述第六二极管D6的阳极和第七功率管Q7的漏极均连接所述第二变压器W2的副边的第一端，第七二极管D7的阳极和第八功率管Q8的漏极均连接第十电容C10的一端，第十电容C10的另一端连接第二变压器W2的副边的第二端，第七功率管Q7的源极和第八功率管Q8的源极均接地，第六二极管D6的阴极和第七二极管D7的阴极均连接所述第三二极管D3的阴极，第七功率管Q7的栅极和第八功率管Q8的栅极分别连接所述第一控制器U1的第七IO端和第八IO端。
在具体实施例中，上述第七功率管Q7和第八功率管Q8均可选用N沟道增强型MOS管，具备寄生二极管，配合第六功率管Q6和第七功率管Q7组成可控整流电路。
进一步地，所述多路调节模块4包括第三功率管Q3、第四功率管Q4、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第三电感L3、第一变压器W1；
具体地，所述第三功率管Q3的漏极、第四电容C4的一端和第六电容C6的一端均连接所述第三二极管D3的阴极，第三功率管Q3的源极连接第四功率管Q4的漏极、第五电容C5的一端、第四电容C4的另一端和第三电感L3的一端，第四功率管Q4的源极、第五电容C5的另一端和第七电容C7的一端均接地，第七电容C7的另一端连接第一变压器W1的原边的第二端和第六电容C6的另一端，第三电感L3的另一端连接第一变压器W1的原边的第一端，第一变压器W1的第一副边和第二副边均连接所述多路整流模块5，第三功率管Q3的栅极和第四功率管Q4的栅极分别连接所述第一控制器U1的第三IO端和第四IO端。
在具体实施例中，上述第三功率管Q3和第四功率管Q4均可选用N沟道增强型MOS管，配合第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第三电感L3组成LLC谐振变化电路，进行DC-AC转换处理；上述第一变压器W1组成变压电路，选用多路输出变压器，进行AC-AC调节处理并以多路输出。
进一步地，所述多路整流模块5包括第四二极管D4、第五二极管D5、第八电容C8；
具体地，所述第四二极管D4的阳极和第五二极管D5的阳极分别连接所述第一变压器W1的第一副边的第一端和第三端，第四二极管D4的阴极连接第五二极管D5的阴极、第八电容C8的第一端和所述输出扩展模块6，第八电容C8的第二端连接第一变压器W1的第一副边的第二端和地端。
进一步地，所述多路整流模块5包括整流输出电路；
具体地，所述整流输出电路的输入端与所述第一变压器W1的第二副边连接，整流输出电路的输出端与所述输出扩展模块6连接，整流输出电路的电路连接结构与所述第四二极管D4、第五二极管D5和第八电容C8的电路连接结构相同。
在具体实施例中，上述第四二极管D4、第五二极管D5和第八电容C8组成整流滤波电路，在此仅对上述第一变压器W1的其中一个输出端口进行处理；上述整流输出电路的工作原理与连接方式均与第四二极管D4、第五二极管D5和第八电容C8相同，并且整流输出电路作为第一变压器W1的另一个输出端口的处理电路使用，在此不做赘述。
需要注意的是，上述多路整流模块5并不仅限于第四二极管D4、第五二极管D5和第八电容C8组成的电路和整流输出电路，具体所需的电路可根据第一变压器W1的输出端口数量而定，在此不做赘述。
进一步地，所述输出扩展模块6包括第九功率管Q9、第十三电容C13、第八二极管D8、第五电感L5、第十二电容C12、第一输出端口；
具体地，所述第九功率管Q9的漏极连接所述第八电容C8的第一端，第九功率管Q9的源极通过第十三电容C13连接第八二极管D8的阴极和第五电感L5的一端，第八二极管D8的阳极连接第十二电容C12的一端和第一输出端口的第二端，第一输出端口的第一端、第十二电容C12的另一端和第五电感L5的另一端均连接第八电容C8的第二端，第九功率管Q9的栅极连接所述第一控制器U1的第九IO端。
在具体实施例中，上述第九功率管Q9可选用N沟道增强型MOS管，配合第十三电容C13、第八二极管D8、第五电感L5、第十二电容C12为第一输出端口提供电能。
进一步地，所述输出扩展模块6还包括第十功率管Q10、第六电感L6、第九二极管D9、第十一电容C11、第二输出端口；
具体地，所述第十功率管Q10的漏极连接所述第八电容C8的第一端，第十功率管Q10的源极连接第九二极管D9的阴极和第六电感L6的一端，第九二极管D9的阳极连接第十一电容C11的一端和第二输出端口的第二端，第二输出端口的第一端、第十一电容C11的另一端和第六电感L6的另一端均连接所述第一输出端口的第二端，第十功率管Q10的栅极连接所述第一控制器U1的第十IO端。
在具体实施例中，上述第十功率管Q10可选用N沟道增强型MOS管，配合第六电感L6、第九二极管D9、第十一电容C11为第二输出端口提供电能，同时第六电感L6、第九二极管D9、第十一电容C11还可由第九功率管Q9配合为第二输出端口提供电能，第十功率管Q10还可配合第十三电容C13、第八二极管D8、第五电感L5、第十二电容C12为第一输出端口提供电能。
需要注意的是，上述输出扩展模块6作用于多路整流模块5中其中一路输出端，输出扩展模块6可根据多路整流模块5的输出端数量而定，在此不做赘述。
本发明一种多输出AC-DC变换器，交流供电装置输出的交流电能分别通过第一电感L1和第二电容C2与第二电感L2和第三电容C3进行滤波处理，由第一控制器U1调节第一功率管Q1和第二功率管Q2的导通程度，配合第一二极管D1和第二二极管D2，将交流电能进行整流处理并调节输出的直流电能，第一控制器U1通过控制第三功率管Q3和第四功率管Q4的闭断，对输入的直流电能进行逆变处理，并由第一变压器W1进行电能调节，同时由第一变压器W1进行多路输出处理，如果所需的输出电能较大时，第一控制器U1可通过控制第五功率管Q5和第六功率管Q6的闭断，使得第五功率管Q5和第六功率管Q6之间产生PWM电压，并由第九电容C9、第四电感L4和第二变压器W2进行升压处理，由第六二极管D6、第七二极管D7、第七功率管Q7和第八功率管Q8进行整流处理并调节输出的直流电压值，与第三二极管D3输出的电能进行叠加，并输入多路调节模块4，第一变压器W1输出的电能通过多路整流模块5进行整流处理和多路输出，可直接供电，或者通过输出扩展模块6对多路整流模块5的一路输出端进行输出扩展，具体通过控制第九功率管Q9的导通，控制第十功率管Q10的导通，或者同时控制第九功率管Q9和第十功率管Q10的截止，使得第一输出端口和第二输出端口以相同的电能输出。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种多输出AC-DC变换器，其特征在于：
该多输出AC-DC变换器包括：交流处理模块，智能控制模块，升压控制模块，多路调节模块，多路整流模块，输出扩展模块；
所述交流处理模块，用于将输入的交流电能进行滤波处理并通过可控整流电路将所述交流电能转换为直流电能；
所述智能控制模块，与所述交流处理模块连接，用于输出第一脉冲信号、第二脉冲信号、第三脉冲信号和第四脉冲信号并分别控制所述交流处理模块、升压控制模块、多路调节模块和输出扩展模块的工作；
所述升压控制模块，与所述交流处理模块和智能控制模块连接，用于接收所述第二脉冲信号并将所述交流处理模块输出的直流电能变换为交流电能并通过谐振电路进行升压控制，用于将调节后的交流电能进行整流调节处理并输出直流电能；
所述多路调节模块，与所述交流处理模块、升压控制模块和智能控制模块连接，用于接收所述第三脉冲信号并将所述交流处理模块和升压控制模块输出的电能进行DC-AC调节处理并通过多路变压电路多路输出交流电能；
所述多路整流模块，与所述多路调节模块连接，用于通过多路整流电路对所述多路调节模块输出的多路交流电能进行整流滤波处理并输出；
所述输出扩展模块，与所述多路整流模块和智能控制模块连接，用于将所述多路整流模块输出的电能并通过所述第四脉冲信号控制输出扩展电路的工作，用于通过输出扩展电路扩展电能输出端；
所述智能控制模块包括第一控制器；所述多路整流模块包括第八电容；
所述输出扩展模块包括第九功率管、第十三电容、第八二极管、第五电感、第十二电容、第一输出端口；
所述第九功率管的漏极连接所述第八电容的第一端，第九功率管的源极通过第十三电容连接第八二极管的阴极和第五电感的一端，第八二极管的阳极连接第十二电容的一端和第一输出端口的第二端，第一输出端口的第一端、第十二电容的另一端和第五电感的另一端均连接第八电容的第二端，第九功率管的栅极连接所述第一控制器的第九IO端；
所述输出扩展模块还包括第十功率管、第六电感、第九二极管、第十一电容、第二输出端口；
所述第十功率管的漏极连接所述第八电容的第一端，第十功率管的源极连接第九二极管的阴极和第六电感的一端，第九二极管的阳极连接第十一电容的一端和第二输出端口的第二端，第二输出端口的第一端、第十一电容的另一端和第六电感的另一端均连接所述第一输出端口的第二端，第十功率管的栅极连接所述第一控制器的第十IO端。
2.根据权利要求1所述的一种多输出AC-DC变换器，其特征在于，所述交流处理模块包括交流供电装置、第一电容、第一电感、第二电感、第三电容、第二电容、第一二极管、第二二极管、第一功率管、第二功率管、第三二极管；
所述交流供电装置的第一端连接第一电容的一端并通过第一电感连接第二电容的一端，第二电容的另一端连接第一二极管的阳极和第一功率管的漏极，交流供电装置的第二端连接第一电容的另一端并通过第二电感连接第三电容的一端，第三电容的另一端连接第二二极管的阳极和第二功率管的漏极，第一二极管的阴极和第二二极管的阴极均连接第三二极管的阳极，第一功率管的源极和第二功率管的源极均接地，第一功率管的栅极和第二功率管的栅极分别连接第一控制器的第一IO端和第二IO端。
3.根据权利要求2所述的一种多输出AC-DC变换器，其特征在于，所述升压控制模块包括第五功率管、第六功率管、第九电容、第四电感、第二变压器；
所述第五功率管的漏极连接所述第二二极管的阴极，第五功率管的源极连接第六功率管的漏极和第九电容的一端，第九电容的另一端通过第四电感连接第二变压器的原边的第一端，第二变压器的原边的第二端和第六功率管的源极均接地，第五功率管的栅极和第六功率管的栅极分别连接所述第一控制器的第五IO端和第六IO端。
4.根据权利要求3所述的一种多输出AC-DC变换器，其特征在于，所述升压控制模块还包括第十电容、第六二极管、第七二极管、第七功率管和第八功率管；
所述第六二极管的阳极和第七功率管的漏极均连接所述第二变压器的副边的第一端，第七二极管的阳极和第八功率管的漏极均连接第十电容的一端，第十电容的另一端连接第二变压器的副边的第二端，第七功率管的源极和第八功率管的源极均接地，第六二极管的阴极和第七二极管的阴极均连接所述第三二极管的阴极，第七功率管的栅极和第八功率管的栅极分别连接所述第一控制器的第七IO端和第八IO端。
5.根据权利要求2所述的一种多输出AC-DC变换器，其特征在于，所述多路调节模块包括第三功率管、第四功率管、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第三电感、第一变压器；
所述第三功率管的漏极、第四电容的一端和第六电容的一端均连接所述第三二极管的阴极，第三功率管的源极连接第四功率管的漏极、第五电容的一端、第四电容的另一端和第三电感的一端，第四功率管的源极、第五电容的另一端和第七电容的一端均接地，第七电容的另一端连接第一变压器的原边的第二端和第六电容的另一端，第三电感的另一端连接第一变压器的原边的第一端，第一变压器的第一副边和第二副边均连接所述多路整流模块，第三功率管的栅极和第四功率管的栅极分别连接所述第一控制器的第三IO端和第四IO端。
6.根据权利要求5所述的一种多输出AC-DC变换器，其特征在于，所述多路整流模块还包括第四二极管、第五二极管；
所述第四二极管的阳极和第五二极管的阳极分别连接所述第一变压器的第一副边的第一端和第三端，第四二极管的阴极连接第五二极管的阴极、第八电容的第一端和所述输出扩展模块，第八电容的第二端连接第一变压器的第一副边的第二端和地端。
7.根据权利要求6所述的一种多输出AC-DC变换器，其特征在于，所述多路整流模块包括整流输出电路；
所述整流输出电路的输入端与所述第一变压器的第二副边连接，整流输出电路的输出端与所述输出扩展模块连接，整流输出电路的电路连接结构与所述第四二极管、第五二极管和第八电容的电路连接结构相同。
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