CN101123391A - 电源变换方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源变换方法，包括步骤：对输入电源进行隔离转换；将所述隔离转换后的电源变换为输出电源。可以通过电感－电容LC滤波电路对输入电源进行隔离转换。也可以通过电容－电感－电容CLC滤波电路对输入电源进行隔离转换。本发明公开了另一种电源变换方法，包括步骤：对输入电源进行变换；对所述变换后的输入电源进行隔离转换；将所述隔离转换后的电源变换为输出电源。可以通过电感－电容LC滤波电路对所述变换后的输入电源进行隔离转换。也可以通过电容－电感－电容CLC滤波电路对所述变换后的输入电源进行隔离转换。采用本发明方案，避免了各电源变换模块间的干扰，使得电源输出电压波动变小，提高了电源的稳定性。

Description

电源变换方法及其装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电源变换方法及其装置。

背景技术

在电子系统设计时，外部提供的电源常常不能满足系统电源的要求，例如外部提供的电源电压为5V，而系统工作所需要的电源电压为3.3V。此时就需要使用特定的电源变换方法，将已有的电源转换成能够满足使用要求的电源。其中能够完成电源变换功能的电子电路一般称为电源变换模块。

DC-DC电源是一种电源变换模块，其可以将直流输入电压变换为设计需要的直流输出电压。DC-DC电源包含一个DC-DC控制器、上下两个电子开关、输出电感/电容和反馈回路，具体结构如图1所示，在工作中DC-DC控制器周期性的打开关闭上下开关，产生一个周期性的电源方波，然后通过电感/电容对该方波进行整形滤波，得到平稳的直流电源输出；同时DC-DC控制器通过反馈回路监控输出的电压，据此来调整上下开关的开关时间，从而实现输出电源电压的稳定。DC-DC电源将输入电压的功率通过电子开关和电感直接传输到输出端，其间只有开关和电感的微小功率损耗，因此DC-DC电源一般能实现高达90％以上的电源变换效率(变换效率＝输出电压的功率/输入电压功率)，在电子系统中得到了广泛的应用。

目前如通信设备等工作系统往往需要多种电压各不相同的电源，在设计上通常是从外部提供一个直流电源，然后使用多个电源变换模块，分别变换得到需要的多路不同电源电压输出，以向工作系统供电。这个向多个电源变换模块提供电压输入的电源习惯上称为电源总线。

当有多个DC-DC电源模块挂接在同一电源总线下，如图2所示，每个DC-DC电源各自独立的打开、关闭自己的电子开关，当上开关打开时，DC-DC电源从输入电压处获取电流，而当上开关关闭，下开关打开时，输入电压处不需提供电流，即DC-DC电源从输入电压处获取的电流大小是周期性变化的；由于电源电路固有的物理特性，即电源总线上的电流越大，其电压将会降低的越多，相反的当电流突然变小，其电压则会升高；因此DC-DC电源模块周期性的从电源总线上获取电流，会造成电压总线的电压周期性的波动。在图2所示的系统中，电源变换模块1周期性的从电源总线上获取电流，将导致电源总线上的电压产生波动，电源总线上电压的波动将会对电源变换模块2～n的输入电压引入干扰，从而导致电源变换模块2～n的输出电压波动变大；相应的用于监控输出电压的反馈回路也变得不稳定。类似的，每个电源变换模块对其余的电源变换模块都会产生干扰，相互干扰的结果使得这种使用电源总线的DC-DC电源系统各路输出电压波动较大，电源性能不稳定。

同样的问题也存在于电源级联(将一个电源变换模块的输出提供给另一个电源变换模块作为输入)的系统中。电源级联结构的产生，是因为有些电源变换模块对输入电压有特定的要求，此时需要另外一个电源变换模块，通过电压变化产生符合要求的电源输出。电源级联的结构如图3所示，图中电源变换模块2周期性的开关操作，导致电源变换模块1的输出电压波动加剧。这种情况又会造成电源变换模块1的反馈回路变得不稳定，使得电源变换模块1的输出电压波动加大，而电源变换模块2由于其输入的电源电压波动变大，也会出现类似输出电压波动加大，反馈回路不稳定的现象。因此，在级联的各个DC-DC电源变换模块存在相互干扰时，也会导致各路DC-DC电源输出电压的波动较大，电源性能不稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种电源变换方法及其装置，以使电源输出电压波动较小，从而提高电源的稳定性。

本发明公开了一种电源变换方法，包括步骤：对输入电源进行隔离转换；将所述隔离转换后的电源变换为输出电源。

可以通过电感-电容LC滤波电路对输入电源进行隔离转换。

也可以通过电容-电感-电容CLC滤波电路对输入电源进行隔离转换。

本发明公开了一种电源变换装置，包括：隔离模块，用于对输入电源进行隔离转换；电源变换模块，用于将所述隔离转换后的电源变换为输出电源。

隔离模块可以为电感-电容LC滤波电路。

隔离模块也可以为电容-电感-电容CLC滤波电路。

本发明公开了一种电源变换方法，包括步骤：对输入电源进行变换；对所述变换后的输入电源进行隔离转换；将所述隔离转换后的电源变换为输出电源。

可以通过电感-电容LC滤波电路对所述变换后的输入电源进行隔离转换。

也可以通过电容-电感-电容CLC滤波电路对所述变换后的输入电源进行隔离转换。

本发明公开了一种电源变换装置，包括：第一电源变换模块，用于对输入电源进行变换；隔离模块，用于对所述变换后的输入电源进行隔离转换；第二电源变换模块，用于将所述隔离转换后的电源变换为输出电源。

隔离模块可以为电感-电容LC滤波电路。

隔离模块也可以为电容-电感-电容CLC滤波电路。

本发明实施例提出的电源变换方法，通过在挂接多个电源变换模块的同一电源总线系统中，将隔离模块放置在各个电源变换模块的输入端；或者是在多个电源变换模块级联的系统中，将隔离模块放置在两个电源变换模块之间。从而避免了各电源变换模块间的干扰，使得电源输出电压波动变小，提高了电源的稳定性。

附图说明

图1为DC-DC电源的结构示意图；

图2为同一电源总线下挂接多个电源变换模块的系统结构示意图；

图3为多电源模块级联的系统结构示意图；

图4为本发明实施例提出的加入隔离装置的一种电源变换系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提出的加入隔离装置的另一种电源变换系统的结构示意图；

图6a为本发明实施例提出的一种隔离模块的结构示意图；

图6b为本发明实施例提出的另一种隔离模块的结构示意图；

图7为本发明实施例提出的一种电源变换装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提出的另一种电源变换装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提出的电源变换方法是：在挂接多个电源模块的同一电源总线系统中，将隔离模块放置在电源变换模块的输入端；或者是多个电源模块级联的系统中，将隔离模块放置在两个电源变换模块之间。

采用本发明实施例提出的电源变换方法，可以避免多个电源变换模块间的相互干扰，从而提高电源的稳定性。下面的实施例以采用DC-DC电源变换模块实现电源变换为例来说明。当然，本发明实施例提出的电源变换方法，也可以采用其他的电源变换模块来实现，例如可以采用线性稳压电源/交流转变直流电源等。

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

如图4所示，在同一电源总线上挂接多个DC-DC电源模块的系统中，加入隔离模块，从而能够避免该多个电源模块间的相互干扰。

同样，如图5所示，在多个DC-DC电源模块级联的系统中，加入隔离模块，也能够避免该多个电源模块间的相互干扰。

下面具体说明加入隔离模块，能够避免多个电源模块间相互干扰的原因。本发明实施例提出了一种简便的隔离模块实施方案，如图6a所示，该隔离模块包括电容C1，电感L以及电容C2。

输入信号经过一个电感元件L后输出；

所述电感元件L的信号输入端通过一个电容元件C1接地；

所述电感元件L的信号输出端通过另一个电容元件C2接地。

图6a所示的结构在现有技术中，常被用作CLC(电容-电感-电容)滤波器，但是本申请的发明人在研究过程中发现，这种CLC滤波器可以起到避免多个电源模块间相互干扰的隔离作用。电感L可以抑制电流的突变，从而能够制止DC-DC电源周期性的开关对其输入电源的干扰；输入端电容C1的存在可以进一步抑制电压的变化，保持输入电源的稳定性(在隔离模块中，也可以没有电容C1，即利用简单的LC滤波电路实现隔离的目的，LC滤波电路的结构示意图如图6b所示)；而输出端电容的作用主要是使得隔离后的电源能够稳定，从而保证与其级联联结的下一级DC-DC电源模块可以获得稳定的输入电压。同时CLC电路还构成了一个低通滤波器，能够抑制各DC-DC电源模块之间的高频干扰。另外，这种CLC电路的成本较低，对于总体成本很高的通信设备而言，采用此CLC电路防止各电源变换模块间相互的干扰，能够提高电源的稳定性，从而能够显著提高通信设备整体的性能。

需要说明的是，图6a所示的隔离模块中，输入信号也可以经过两个及两个以上个电感元件后输出，电感元件的信号输入端也可以通过两个及以上个电容元件接地，电感元件的信号输出端也可以通过两个及两个以上个电容元件接地。经上述改动后的隔离模块，实质上仍然可以看作一种CLC滤波电路。

且可采用其它用于存储电流的元件来代替图中的电感元件，实现保证输入电压稳定的作用；同样可采用其它用于存储电压的元件来代替图中的电容元件C1，实现进一步保证输入电压稳定的作用，也可采用其它用于存储电压的元件来代替图中的电容元件C2，实现获得稳定输出电压的作用。经上述改动后的隔离模块，实质上仍然可以看作一种CLC滤波电路。

同样的，隔离模块如果采用LC滤波电路完成隔离，该LC滤波电路经过与上述类似改动后，实质上仍然可以看作一种LC滤波电路。

本发明实施例提出的电源变换方法，对于多个DC-DC电源模块挂接在同一电源总线时的设计方式进行了改进，通过加入隔离模块，避免了电源输出电压波动较大，电源性能不稳定等缺陷，使得各DC-DC电源模块对于电源总线的影响降低到了最低，从而使得各DC-DC电源模块之间不能相互干扰。提高了电源总线的电压稳定性，提升了各DC-DC电源模块的输出性能。

本发明实施例提出的电源变换方法，对于多个DC-DC电源模块级联时的方式进行了改进，通过加入隔离模块，避免电源输出电压波动较大，电源性能不稳定等缺陷，使得后级DC-DC电源模块对于前级电源输出的影响降低到了最低，从而使得两个DC-DC电源模块之间不能相互干扰。提高了前级电源输出的电压稳定性，提升了各DC-DC电源模块的输出性能。

本发明实施例提出的隔离装置，其实现方式为一个LC电路或者一个CLC电路。LC电路或CLC电路均可以抑制电流突变，抑制高频噪声，从而使得隔离模块后的DC-DC模块对于其输入电源的影响降低到了最低。

当然也可以通过类似LC电路或CLC电路方式的其他方式实现隔离模块设计，从而达到提升多个DC-DC电源模块协同工作时的性能的目的。

本发明实施例提出的电源变换方法，也可以通过加入隔离模块的方法，达到提升多个电源模块(含线性稳压电源/交流转变直流电源等)协同工作时的性能的目的。

根据本发明技术方案的实施例，本发明这里提供了实施该技术方案的一种电源变换装置，如图7所示，该电源变换装置包括：

隔离模块71：用于将输入电源进行隔离转换；电源变换模块72：用于将所述隔离模块71隔离转换后的电源变换为输出电源。

隔离模块71可以为LC滤波电路。

隔离模块71也可以为CLC滤波电路。

根据本发明技术方案的实施例，本发明这里提供了实施该技术方案的另一种电源变换装置，如图8所示，该电源变换装置包括：

第一电源变换模块81：用于将输入电源进行变换；隔离模块82：用于将第一电源变换模块81变换后的输入电源进行隔离转换；第二电源变换模块83：用于将隔离模块82隔离后的电源变换为输出电源。

隔离模块82可以为LC滤波电路。

隔离模块82也可以为CLC滤波电路。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种电源变换方法，其特征在于，包括步骤：

对输入电源进行隔离转换；

将所述隔离转换后的电源变换为输出电源。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过电感-电容LC滤波电路对输入电源进行隔离转换。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过电容-电感-电容CLC滤波电路对输入电源进行隔离转换。

4.一种电源变换装置，其特征在于，包括：

隔离模块，用于对输入电源进行隔离转换；

电源变换模块，用于将所述隔离转换后的电源变换为输出电源。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述隔离模块为电感-电容LC滤波电路。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述隔离模块为电容-电感-电容CLC滤波电路。

7.一种电源变换方法，其特征在于，包括步骤：

对输入电源进行变换；

对所述变换后的输入电源进行隔离转换；

将所述隔离转换后的电源变换为输出电源。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，通过电感-电容LC滤波电路对所述变换后的输入电源进行隔离转换。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，通过电容-电感-电容CLC滤波电路对所述变换后的输入电源进行隔离转换。

10.一种电源变换装置，其特征在于，包括：

第一电源变换模块，用于对输入电源进行变换；

隔离模块，用于对所述变换后的输入电源进行隔离转换；

第二电源变换模块，用于将所述隔离转换后的电源变换为输出电源。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述隔离模块为电感-电容LC滤波电路。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述隔离模块为电容-电感-电容CLC滤波电路。

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