CN108631601B - 多输入变换器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种多输入变换器，能够降低电路的复杂度。该多输入变换器包括：第一输入电路，第一输入电路的输入端与第一直流电源相连，第一输入电路的输出端与变压器的第一原边绕组相连，第一输入电路包括二极管，二极管串联在第一直流电源和第一原边绕组形成的回路中；第二输入电路，第二输入电路的输入端与第二直流电源相连，第二输入电路的输出端与变压器的第二原边绕组相连；输出电路，与变压器的副边绕组相连；其中在第二输入电路基于第二直流电源为输出电路供电的情况下，第一直流电源的当前工作电压和第一原边绕组从第二原边绕组感应到的感应电压使得二极管处于截止状态。

Description

多输入变换器
技术领域
本申请涉及电子电路领域，尤其涉及一种多输入变换器。
背景技术
随着新能源和可再生能源的发展，多种不同类型的能源均可用于为通信站点供电。例如，太阳能、风能等。但新能源和可再生能源的电力供应不稳定，不连续。例如，在市电缺乏、市电不良或边远偏僻的区域的供电站点，如果采用单一供电方式，可能会导致供电中断，对后端负载造成危害。因此，供电站点可以采用多个不同类型的供电来源提供能量，以实现不间断供电。在任一供电输入能够提供能量的情况下，供电站点可以向负载稳定的供电。
相关技术中，通常可采用具有多个输入的变换器，即多输入变换器，实现多路供电输入。例如，多输入变换器通常包括多输入反激变换器。多输入变换器可广泛应用于交流/直流(Alternating Current/Direct Current,AC/DC)转换、直流/直流(DC/DC)转换。为了使得各供电输入之间切换时，实现不间断供电，多输入变换器中还需要增加另外的控制电路，以实现不同供电方式的平滑切换，因此增加了电路的复杂度和成本。
发明内容
本申请提供一种多输入变换器，能够降低电路的复杂度。
第一方面，提供了一种多输入变换器，包括：第一输入电路，所述第一输入电路的输入端与第一直流电源相连，所述第一输入电路的输出端与变压器的第一原边绕组相连，所述第一输入电路包括二极管，所述二极管串联在所述第一直流电源和所述第一原边绕组形成的回路中；第二输入电路，所述第二输入电路的输入端与第二直流电源相连，所述第二输入电路的输出端与所述变压器的第二原边绕组相连；输出电路，与所述变压器的副边绕组相连；其中在所述第二输入电路基于所述第二直流电源为所述输出电路供电的情况下，所述第一直流电源的当前工作电压和所述第一原边绕组从所述第二原边绕组感应到的感应电压使得所述二极管处于截止状态。
在本申请实施例中，在第一原边绕组和第一直流电源形成的回路中设置二极管，使得在第一直流电源和第二直流电源均能提供工作电压的情况下，第一直流电源的当前工作电压和所述第一原边绕组从所述第二原边绕组感应到的感应电压使得上述二极管处于截止状态，第一输入电路处于不工作的状态。从而能够通过二极管与原边绕组的配合实现不同输入电路之间的竞争和灵活切换，无需额外增加用于控制输入电路之间切换的控制器，降低了电路的复杂度，节约了成本。
进一步地，第一输入电路中的二极管还可以用于第一直流电源的防反接功能。即当第一直流电源反接时，输入电压被二极管截断，因而避免了第一输入电路的输入端反接后出现的可靠性问题。
在一种可能的实现方式中，所述二极管为第一二极管，所述第一直流电源和所述第一原边绕组形成的回路为第一回路，所述第二输入电路包括第二二极管，所述第二二极管串联在所述第二直流电源以及所述第二原边绕组形成的第二回路中；其中，在所述第一输入电路基于所述第一直流电源为所述输出电路供电的情况下，所述第二直流电源的当前工作电压和所述第二原边绕组从所述第一原边绕组感应到的感应电压使得所述第二二极管处于截止状态。
在本申请实施例中，可以通过在第二输入电路中设置第二二极管，利用第二直流电源的当前工作电压和所述第二原边绕组从所述第一原边绕组感应到的感应电压使得第二二极管处于截止状态，从而第二输入电路处于不工作的状态。因此第一输入电路工作时，第二输入电路处于关断状态。该多输入变换器能够通过二极管与原边绕组的配合实现不同输入电路之间的竞争和灵活切换，无需额外增加用于控制输入电路之间切换的控制器，降低了电路的复杂度，节约了成本。
在一种可能的实现方式中，在所述第二输入电路为所述输出电路供电的情况下，所述第一直流电源的当前工作电压与所述第一原边绕组从所述副边绕组感应到的感应电压之间的电压差小于所述二极管的导通电压。
在一种可能的实现方式中，所述二极管的阳极与所述第一直流电源的正极相连，所述二极管的阴极与所述第一原边绕组相连。
在一种可能的实现方式中，所述第二二极管的阳极与所述第二直流电源的正极相连，所述第二二极管的阴极与所述第二原边绕组相连。
在一种可能的实现方式中，所述第一输入电路还包括：开关电路，用于控制所述第一原边绕组向所述输出电路提供的能量，所述开关电路串联在所述第一直流电源和所述第一原边绕组形成的所述回路中。
在一种可能的实现方式中，所述第一输入电路还包括控制器，所述控制器用于输出开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述开关电路的开断；所述开关电路还用于接收所述开关控制信号，并根据所述开关控制信号控制所述开关电路的导通和关断。
在一种可能的实现方式中，所述第一输入电路还包括输入滤波电容，所述输入滤波电容与所述第一直流电源并联。
在一种可能的实现方式中，所述多输入变换器为反激变换器。
第二方面，提供了一种电气设备，所述电气设备包括如第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式中所述的多输入变换器。
附图说明
图1是本申请实施例的多输入变换器的示意图。
图2是本申请又一实施例的多输入变换器的具体电路示意图。
图3是本申请又一实施例的多输入变换器的示意图。
图4是本申请又一实施例的多输入变换器的示意图。
图5是本申请又一实施例的多输入变换器的具体电路示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
本申请实施例提供了一种多输入变换器。其中多输入变换器可以包括多种类型。例如，可以是正激变换器或反激变换器。本申请实施例以反激变换器为例对本申请实施例中的多输入变换器进行介绍。但本领域技术人员能够理解，本申请实施例提供的多输入变换器也可以为正激变换器。
应理解，本申请实施例提供的多输入变换器可以应用于各种功率转换的场景。例如，多输入变换器可以应用于分布式通信站点或者无市电通信站点。随着太阳能光伏、风能等新能源使用越来越多，通信站点需要获得不同类型的供电能量，以实现不间断供电。因此可以在分布式通信站点或无市电通信站点中采用多输入变换器作为功率单板中的辅助电源使用。
在本申请实施例中，多输入变换器包括多个输入电路、与多个输入电路一一对应的原边绕组、副边绕组以及输出电路。所述原边绕组和所述副边绕组形成变压器。其中，多个输入电路分别用于接收多个不同的直流电源提供的能量，并通过原边绕组和副边绕组将直流电源提供的能量耦合至输出电路。在多个直流电源同时能够供电的情况下，只有当前最高优先级的直流电源通过对应的输入电路供电，其余输入电路处于关断状态。而在多输入变换器切换输入电路时，业界希望能实现不间断的供电，即多个不同的输入电路实现平滑的切换。而为了达到上述目的，相关技术中需要采用控制电路检测不同直流电源的供电情况，并根据检测结果控制各输入电路的导通和开断。由于上述控制电路需要将多个输入电路接入同一绝缘系统中进行检测，各个输入电路之间不是独立的绝缘系统，因此增加了电路的复杂度和成本。
图1是本申请实施例的多输入变换器100的示意图，如图1所示，该多输入变换器100包括第一输入电路110、第二输入电路120、输出电路130以及变压器140。下面将详细介绍多输入变换器100中的各个电路的结构。
第一输入电路110，所述第一输入电路110的输入端与第一直流电源DC1相连，所述第一输入电路110的输出端与变压器140的第一原边绕组Lp1相连，所述第一输入电路110包括二极管D1，所述二极管D1串联在所述第一直流电源DC1和所述第一原边绕组Lp1形成的回路中。
上述二极管D1可以与第一原边绕组Lp1直接相连，或者二极管D1与第一原边绕组Lp1之间也可设置其他电路元件。作为一个示例，所述二极管D1的阳极可与所述第一直流电源DC1的正极相连，所述二极管D1的阴极可与所述第一原边绕组Lp1相连。
其中，在第一输入电路110工作的情况下，二级管D1处于导通状态，第一输入电路110可将第一直流电源DC1提供的能量通过变压器140耦合至输出电路130，为负载供电。其中，在第一输入电路110工作时，二极管D1处于导通状态。
应理解，上述二极管D1可以是具有二极管特性的任何电子器件或电路模块。
可选地，所述第一输入电路110还可以包括开关电路111。其中，所述开关电路111用于控制所述第一原边绕组Lp1向所述输出电路提供的能量。例如，可以通过调节所述开关电路的控制信号的占空比，以控制第一输入电路110向所述输出电路提供的能量。
可理解，本申请实施例中，开关电路可以是一个开关管，或者开关电路也可以是多个开关管通过串联和/或并联的形式组合而成的。其中的开关管可以为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)、或者也可以为金属-氧化层半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET或MOS管)等，本申请实施例对此不作限定。
第二输入电路120，所述第二输入电路120的输入端与第二直流电源DC2相连，所述第二输入电路120的输出端与所述变压器140的第二原边绕组Lp2相连。
其中，在第二输入电路120工作的情况下，第二输入电路120可将第二直流电源DC2提供的能量通过变压器140耦合至输出电路130，为负载供电。
在一些示例中，所述第二输入电路120还可包括开关电路121，所述开关电路121用于控制所述第二原边绕组Lp2向所述输出电路130提供的能量。例如，可以通过调节所述开关电路121的控制信号的占空比，以控制第二输入电路120向所述输出电路提供的能量。
可选地，第一原边绕组Lp1与第二原边绕组Lp2共用相同的磁芯，即第一原边绕组Lp1和第二原边绕组Lp2绕制在同一磁芯上。
可选地，多输入变换器100可以包括多个输入电路，所述第一输入电路110和所述第二输入电路120可以是上述多个输入电路中的任意两个输入电路。上述变压器140可包括多个原边绕组，上述多个原边绕组和上述多个输入电路一一对应。每个输入电路与一个原边绕组相连。
需要说明的是，上述第一直流电源和第二直流电源可以包括多种不同类型的直流电源，本申请实施例对此不作限定。例如，可以包括：直流发电机组供电、太阳能光伏供电、风能供电、市电供电等。其中，市电可通过整流电路将交流电转换为直流电之后供电。
输出电路130，与所述变压器140的副边绕组Ls相连。其中在所述第二输入电路120基于所述第二直流电源DC2为所述输出电路130供电的情况下，所述第一直流电源DC1的当前工作电压和所述第一原边绕组Lp1从所述第二原边绕组Lp2感应到的感应电压使得所述二极管D1处于截止状态。
在一些示例中，在第一直流电源DC1的当前工作电压与第一原边绕组Lp1从所述副边绕组Ls感应到的所述感应电压的电压差小于所述二极管D1的导通电压的情况下，所述二极管D1处于截止状态，所述第一输入电路110不工作。
在一些示例中，所述多输入变换器100可包括一个或多个输出电路130。上述变压器140还可以包括一个或多个副边绕组。每个所述输出电路130与一个副边绕组相连。
在本申请实施例中，在第一原边绕组Lp1和第一直流电源DC1形成的回路中设置二极管D1，使得在第一直流电源DC1和第二直流电源DC2均能提供工作电压的情况下，第一直流电源的当前工作电压和所述第一原边绕组Lp1从所述第二原边绕组Lp2感应到的感应电压使得上述二极管D1处于截止状态，第一输入电路110处于不工作的状态。从而能够通过二极管D1与原边绕组的配合实现不同输入电路之间的竞争和灵活切换，无需额外增加用于控制输入电路之间切换的控制器，降低了电路的复杂度，节约了成本。
进一步地，第一输入电路110中的二极管D1还可以用于第一直流电源DC1的防反接功能。即当第一直流电源DC1反接时，输入电压被二极管D1截断，因而避免了第一输入电路110的输入端反接后出现的可靠性问题。
可选地，可以对第一原边绕组Lp1和第二原边绕组Lp2进行配置，使得第二输入电路120供电的优先级高于第一输入电路110。即在第二直流电源DC2能正常供电的情况下，多输入变换器自动选择优先由第二输入电路120供电，并在第二输入电路120供电时自动关断第一输入电路110中的二极管D1，使得第一输入电路110处于不工作的状态。可选地，在第二直流电源DC2不能正常供电的情况下，例如，第二直流电源DC2电量降低或进入欠压保护模式时，上述第一原边绕组Lp1从第二原边绕组Lp2感应到的感应电压将变小甚至为零。此时第一直流电源的当前工作电压与第一原边绕组Lp1从第二原边绕组Lp2感应到的感应电压使得第一输入电路110中的所述二极管D1处于导通状态，则由第一输入电路110为输出电路供电。
在一些示例中，可以通过配置第一原边绕组Lp1和第二原边绕组Lp2的匝数，以调节第一原边绕组Lp1从所述副边绕组Ls感应到的感应电压的大小。
例如，假设第一原边绕组Lp1的匝数为15匝，第二原边绕组Lp2的匝数为10匝。且第一直流电源DC1提供的正常工作电压为50伏(V)，第二直流电源DC2提供的正常工作电压为40V。根据电磁感应原理，由于第一原边绕组Lp1与第二原边绕组Lp2共用同一磁芯上，每匝线圈感应到的电动势相等。假设第一直流电源DC1和第二直流电源DC2均能够提供正常工作电压，在第二输入电路120工作的情况下，第二直流电源DC2提供的工作电压加载在第二原边绕组Lp2的两端，第二原边绕组Lp2中的每匝线圈感应到的电压为40V/10＝4V。第一原边绕组Lp1中的每匝线圈感应到的电压也为4V。则第一原边绕组Lp1感应到的所述感应电压为4V*15＝60V。假设二极管D1的导通电压为0.7V。由于二极管D1的阳极与第一直流电源相连，二极管D1的阴极与第一原边绕组Lp1的同名端相连，则二极管D1两端的电压差为50V-60V＝-10V，小于二极管D1的导通电压。因此二极管D1处于关断状态，第一输入电路110不工作，由第二输入电路120供电。
又例如，假设第二直流电源DC2出现问题不能供电。比如第二直流电源DC2出现故障，或进入欠压保护模式，使得第二直流电源DC2不能提供工作电压。则第一原边绕组Lp1从所述第二原边绕组Lp2感应到的感应电压为零。此时二极管D1的阳极的电压为第一直流电源的工作电压50V，二极管D1的阴极的电压为0V，大于二极管D1的导通电压。因此，二极管D1处于导通状态，第一输入电路110进入工作状态，并基于第一直流电源DC1为输出电路供电。
又例如，假设第二直流电源DC2的当前工作电压低于正常工作电压。例如，第二直流电源DC2当前提供的工作电压为30V。则第二原边绕组Lp2中的每匝线圈感应到的电压为30V/10＝3V。则第一原边绕组Lp1从所述第二原边绕组Lp2感应到的感应电压为3V*15＝45V。在这种情况下，二极管D1的阳极与阴极之间的电压差为50V-45V＝5V，大于二极管D1的导通电压。因此，二极管D1处于导通状态。第一输入电路110处于工作状态，并基于第一直流电源DC1为输出电路供电。
可选地，上述示例仅为说明多输入变换器中的多个输入电路之间的自由竞争原理。在实际应用时，当第二直流电源DC2提供的工作电压低于临界点时，第一输入电路110中的二极管D1导通，由第一输入电路110供电。即在上述示例中，在第二直流电源DC2提供的工作电压下降到30V之前，第一输入电路110已经开始供电。
例如，可以根据下文中的公式(1)确定第二直流电源DC2在上述临界点的工作电压。
VX2＝[(V1-VT1)*L2]/L1(1)
其中VX2表示第二直流电源DC2的临界点电压。V1表示第一直流电源DC1的当前工作电压。VT1表示第一二极管D1的导通电压。L1表示第一原边绕组Lp1的匝数。L2表示第二原边绕组Lp2的匝数。
在上述示例中，V1＝50V，VT1＝0.7V，L1＝15，L2＝10。将上述数值代入公式(1)，可得：VX2＝[(50-0.7)*10]/15≈32.8V。
即在第二直流电源DC2提供的工作电压在32.8V以上时，位于第一输入电路110中的二极管D1处于截止状态，由第二输入电路120供电。在第二直流电源DC2提供的工作电压下降至32.8V以下时，位于第一输入电路110中的二极管D1导通，由第一输入电路110供电。
图2是本申请又一实施例的多输入变换器200的具体结构示意图。如图2所示，在一些示例中，上述第一输入电路110还可以包括控制器，所述控制器用于输出开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述开关电路111的开断。其中，图2中的开关电路111和开关电路112分别由MOS管Q1和MOS管Q2组成。MOS管Q1或MOS管Q2的栅极还用于接收所述开关控制信号，并根据所述开关控制信号控制MOS管Q1或MOS管Q2的导通和关断。
如图2所示，上述第一输入电路110和第二输入电路120还可以分别包括电流采样电路CT1和CT2。所述电流采样电路CT1用于检测所述第一输入电路110的输入电流，并输出检测信号。所述控制器用于接收所述检测信号，并根据所述检测信号输出开关控制信号。所述MOS管Q1还用于接收所述开关控制信号，并根据所述开关控制信号控制所述MOS管Q1的导通和关断。所述电流采样电路CT1串联于所述第一直流电源DC1和所述第一原边绕组Lp1形成的所述回路中，所述电流采样电路CT1的输出端与所述控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与所述MOS管Q1的栅极相连。电流采样电路CT2的功能以及连接方式与CT1相似，为了简洁，此处不再赘述。
在一些示例中，所述第一输入电路110和第二输入电路120还分别包括输入滤波电容Cp1和Cp2，所述输入滤波电容Cp1与所述第一直流电源DC1并联。所述输入滤波电容Cp2与所述第二直流电源DC2并联。
可选地，本申请实施例对上述输出电路130的结构不作限制。如图2所示，在一些示例中，所述输出电路130可包括整流电路和输出滤波电容Cs。其中，整流电路可以由整流二极管DD1组成。整流二极管DD1的阳极可以与所述副边绕组Ls的异名端相连，整流二极管DD1的阴极可以与所述输出滤波电容的正极相连。所述滤波电容的负极可以与所述副边绕组Ls的同名端相连。
图3示出了本申请又一实施例的多输入变换器300的电路示意图。如图3所示，假设图1中的二极管D1为图3中的第一二极管D1。图3中的第一直流电源DC1和第一原边绕组Lp1形成的回路为第一回路。所述第二输入电路120还可以包括第二二极管D2，所述第二二极管D2串联在所述第二直流电源DC2以及所述第二原边绕组Lp2形成的第二回路中。其中，在所述第一输入电路110基于所述第一直流电源DC1为所述输出电路130供电的情况下，所述第二直流电源DC2的当前工作电压和所述第二原边绕组Lp2从所述第一原边绕组Lp1感应到的感应电压使得所述第二二极管D2处于截止状态。
上述第二二极管D2可以与第二原边绕组Lp2直接相连，或者第二二极管D2与第二原边绕组Lp2之间也可设置其他电路元件。作为一个示例，上述第二二极管D2的阳极可与所述第二直流电源DC2的正极相连，所述第二二极管D2的阴极可与所述第二原边绕组Lp2相连。
在一个示例中，所述第二二极管D2的阳极与所述第二直流电源DC2的正极相连，所述第二二极管D2的阴极与所述第二原边绕组Lp2相连。上述第二直流电源DC2的当前工作电压和所述第二原边绕组Lp2从所述第一原边绕组Lp1感应到的感应电压使得所述第二二极管D2处于截止状态，可以是所述第二直流电源DC2的当前工作电压与所述第二原边绕组Lp2从所述第一原边绕组Lp1感应到的感应电压的电压差小于所述第二二极管D2的导通电压，则所述第二二极管D2处于截止状态。
其中，在第二输入电路120工作的情况下，第二二级管处于导通状态，第二输入电路120可将第二直流电源DC2提供的能量通过变压器耦合至输出电路，为负载供电。
应理解，上述第二二极管D2可以是具有二极管特性的任何电子器件或电路模块。
在本申请实施例中，可以通过在第二输入电路120中设置第二二极管D2，利用第二直流电源的当前工作电压和所述第二原边绕组Lp2从所述第一原边绕组Lp1感应到的感应电压使得第二二极管D2处于截止状态，从而第二输入电路120处于不工作的状态。因此第一输入电路110工作时，第二输入电路120处于关断状态。该多输入变换器能够通过二极管D2与原边绕组的配合实现不同输入电路之间的竞争和灵活切换，无需额外增加用于控制输入电路之间切换的控制器，降低了电路的复杂度，节约了成本。
可选地，可以对第一原边绕组Lp1和第二原边绕组Lp2进行配置，使得第二输入电路120供电的优先级高于第一输入电路110。在第二输入电路120不能正常供电的情况下，再由第一输入电路110供电，且利用第二二极管D2关断第二输入电路120。其中，在第二直流电源DC2能正常供电的情况下，第一二极管D1关断，第二二极管D2导通，多输入变换器自动选择优先由第二输入电路120供电，第一输入电路110不工作。在第二直流电源DC2不能正常供电的情况下，即第二直流电源DC2提供的工作电压低于正常工作电压时，第一二极管D1导通，第二二极管D2关断，多输入变换器自动选择由第一输入电路110供电，第二输入电路120不供电。上述对第一原边绕组Lp1和第二原边绕组Lp2进行配置，包括对第一原边绕组Lp1和第二原边绕组Lp2的匝数进行配置。
例如，第二直流电源DC2电压降低或进入欠压保护模式时，第二直流电源DC2提供的当前工作电压降低或者停止供电。上述第一原边绕组Lp1从第二原边绕组Lp2感应到的感应电压将降低或甚至为零。此时第一直流电源DC1的当前工作电压以及第一原边绕组Lp1从第二原边绕组Lp2感应到的感应电压使得第一输入电路110中的第一二极管D1处于导通状态。则第一输入电路110为输出电路供电。而在第一输入电路110供电的情况下，第二原边绕组Lp2从第一原边绕组Lp1感应到的感应电压以及第二直流电源DC2的当前工作电压(低于第二直流电源DC2的正常工作电压)使得第二二极管D2处于截止状态，第二输入电路120不工作。
例如，如前文所述，假设第一原边绕组Lp1的匝数为15匝，第二原边绕组Lp2的匝数为10匝。且第一直流电源DC1提供的正常工作电压为50V，第二直流电源DC2提供的正常工作电压为40V。假设第二直流电源DC2的当前工作电压低于正常工作电压。比如第二直流电源DC2当前提供的工作电压为30V。则第二原边绕组Lp2中的每匝线圈感应到的电压为30V/10＝3V。第一原边绕组Lp1从所述第二原边绕组Lp2感应到的感应电压为3V*15＝45V。在这种情况下，第一二极管D1的阳极与阴极之间的电压差为50V-45V＝5V，大于二极管的导通电压。因此，第一二极管D1处于导通状态。第一输入电路110处于工作状态，并基于第一直流电源DC1为输出电路供电。在第一输入电路110供电的情况下，第一原边绕组Lp1两端的电压为第一直流电源DC1的当前工作电压，即50V。则第一原边绕组Lp1中的每匝线圈的感应电压为5V。因此第二原边绕组Lp2中的每匝线圈的感应电压也是5V。第二原边绕组Lp2从第一原边绕组Lp1感应到的感应电压为5V*10＝50V。则第二二极管D2的两端的电压差为30V-50V＝-20V。因此，第二二极管D2关断，第二输入电路120不工作。
可选地，上述示例仅为说明多输入变换器中的多个输入电路之间的自由竞争原理。在实际应用中，当第二直流电源DC2提供的工作电压低于临界点时，第一二极管D1导通，由第一输入电路110供电。在第一输入电路110供电的情况下，第二二极管D2截止，第二输入电路120停止供电。即在上述示例中，在第二直流电源DC2提供的工作电压下降到30V之前，第二输入电路120已经停止工作，由第一输入电路110供电。
可选地，图1至图3以多输入变换器包括两个输入电路为例进行说明。本领域技术人员能够理解，本申请实施例中的多输入变换器也可以应用于包括多个输入电路的场景。上述第一输入电路和第二输入电路可以是多个输入电路中的任意两个输入电路。下面结合图4继续介绍本申请实施例中的多输入变换器。
图4是本申请又一实施例的多输入变换器400的结构示意图。如图4所示。多输入变换器400可包括N个输入电路410、变压器440以及输出电路430。上述N个输入电路410一一对应于N个直流电源DC1、DC2、…、DCN，每个输入电路与对应的直流电源相连。N为大于或等于2的整数。上述多输入变换器中的变压器440还包括N个原边绕组Lp1、Lp2、…、LpN。N个输入电路与多个原边绕组Lp1、Lp2、…、LpN一一对应。所述每个输入电路包括二极管D1、D2、…、或DN，所述二极管D1、D2、…、DN分别串联在每个直流电源和每个原边绕组形成的回路中。输出电路430与图1至图3中的输出电路130相似，为了简洁，此处不再赘述。
其中，在上述多个直流电源DC1、DC2、…、DCN均能提供正常工作电压的情况下，可对多个原边绕组Lp1、Lp2、…、LpN进行配置，使得上述多个输入电路410根据优先级供电。例如，假设多个输入电路410中的第一输入电路的优先级＜第二输入电路的优先级＜…＜第N输入电路的优先级。则在N个直流电源均能提供正常工作电压的情况下，由优先级最高的第N输入电路供电，N个原边绕组中的剩余原边绕组中的直流电源的当前工作电压和所述剩余原边绕组从所述第N个原边绕组感应的感应电压使得剩余输入电路中的二极管处于截止状态。因此只有第N直流电源供电。同理，若第N个直流电源出现故障不能供电，则由第N-1个输入电路供电。剩余输入电路中的二极管处于截止状态。
可选地，第N输入电路作为优先级最高的电路，在第N直流电源DCN能够正常供电的情况下，优先由第N输入电路供电。只有在第N直流电源不能供电的情况下，才采用其他输入电路供电。因而第N输入电路中也可以不包括二极管DN。
在本申请实施例中，多输入变换器中的多个输入电路可以灵活实现多个输入电路之间的竞争和切换，使得多输入变换器中的输入电路供电不间断。不需要外加输入电路之间切换的控制电路，因此也不需要增加辅助绕组为上述控制电路供电。且多个输入电路之间为独立的绝缘系统，电路结构简单。
图5是本申请又一实施例的多输入变换器500的具体电路示意图。图5中的多输入变换器500以三个输入电路为例对本申请具体实施例进行描述。如图5所示，多输入变换器500包括第一输入电路510、第二输入电路520和第三输入电路530、变压器540以及输出电路550。上述变压器540包括三个原边绕组和一个副边绕组。上述三个输入电路与三个直流电源一一对应，每个输入电路与一个直流电源相连。假设上述三个直流电源分别为第一直流电源DC1、第二直流电源DC2和第三直流电源DC3，上述三个原边绕组分别为第一原边绕组Lp1、第二原边绕组Lp2和第三原边绕组Lp3，上述副边绕组为Ls。
其中，本领域技术人员能够理解，多输入变换器500也可以包括多个副边绕组以及与多个副边绕组分别相连的多个输出电路。图5中以多输入变换器500包括一个副边绕组为了进行说明。
如图5所示，第一输入电路510用于接收第一直流电源DC1提供的工作电压。第一输入电路510包括：输入滤波电容Cp1、二极管D1、以及作为开关电路的MOS管Q1。可选地，第一输入电路510还包括电流采样电路CT1以及控制器C1。电流采样电路CT1用于检测开关电路开通时的电流大小。控制器CTL1用于接收电流采样电路CT1的检测信号并向开关电路输出开关控制信号。上述开关控制信号的占空比用于调节第一输入电路510向输出电路提供的能量大小。
其中，第一输入电路510中的器件之间的连接关系如下：二极管D1的阳极与第一直流电源DC1的正输入端以及输入滤波电容Cp1的正极相连，二极管D1的阴极与变压器540中的第一原边绕组Lp1的同名端相连。输入滤波电容Cp1的负极与第一直流电源DC1的负输入端相连。MOS管Q1的漏极与变压器540中的第一原边绕组Lp1的异名端相连，MOS管Q1的源极与电流采样电路CT1的一端相连，MOS管Q1的栅极与控制器相连。
如图5所示，第二输入电路520用于接收第二直流电源DC2提供的工作电压。第二输入电路520包括输入滤波电容CP2、二极管D2以及作为开关电路的MOS管Q2。可选地，第二输入电路520还包括电流采样电路CT2以及控制器CTL2。第二输入电路520的连接关系与第一输入电路510相似，此处不再赘述。
如图5所示，第三输入电路530用于接收第三直流电源提供的工作电压。第三输入电路530包括输入滤波电容Cp3、二极管D3以及作为开关电路的MOS管Q3。可选地，第三输入电路530还包括电流采样电路CT3以及控制器CTL3。第三输入电路530的连接关系与第一输入电路510相似，此处不再赘述。
如图5所示，输出电路550包括整流电路和输出滤波电容Cs。整流电路用于接收从输入电路耦合过来的交流电流，并输出整流后的直流电流。该整流电路的输出端与负载RL相连。整流电路可以由整流二极管DD1组成。
其中，整流二极管DD1的阳极与变压器540的副边绕组Ls的异名端相连。整流二极管DD1的阴极与输出滤波电容Cs的正端相连。输出滤波电容Cs的负端与副边绕组Ls的同名端相连。所述负载RL的正端与所述整流二极管DD1的阴极以及所述输出滤波电容Cs的正端相连。所述负载RL的负端与所述输出滤波电容Cs的负极以及所述副边绕组Ls的同名端相连。
在第一输入电路510基于第一直流电源DC1供电的下，第一直流电源DC1提供的输入电压经二极管D1，加载在原边绕组Lp1和MOS管Q1的两端。电流采样电路CT1用于检测MOS管Q1工作时的输入电流。MOS管Q1开通时，第一直流电源DC1对第一原边绕组Lp1充磁，能量从第一原边绕组Lp1的同名端流向异名端。MOS管Q1关断时，副边绕组Ls感应的磁场能量从同名端流向异名端，副边绕组Ls通过二极管DD1向负载RL释放能量。MOS管Q1的开关频率取决于控制器CTL1的工作频率，或控制器CTL1外部电路参数决定的频率。控制器CTL1输出的开关控制信号的占空比由负载功率确定。例如，当负载RL的功率增大时，反馈到控制器CTL1的电压信号减小，控制器CTL1输出的开关控制信号的占空比增大，MOS管Q1开通的时间增大，更多的能量传递到副边绕组Ls，使得输出电路的功率增大。当负载RL的功率减小时，反馈到控制器CTL1的电压信号增大，控制器CTL1输出的开关控制信号的占空比减小，MOS管Q1的开通时间减小，传递到副边绕组Ls的能量减小，输出电路的功率减小。可选地，控制器CTL1还具有欠压和/或过压保护功能。当第一直流电源DC1的电压降低到控制器CTL1的欠压保护值或者升高至第一直流电源DC1的过压保护值时，控制器CTL1输出信号使得MOS管Q1关闭。则第一输入电路510停止供电，输出电路550从其他输入电路中获取能量。
第二输入电路520和第三输入电路530的工作原理与第一输入电路510相似，为了简洁，此处不再赘述。
在同一时间，假设三个直流电源均能提供正常工作电压时。例如，假设第一直流电源DC1至第三直流电源依次分别为：机组电池(battery,BAT)、光伏(Photovoltaic,PV)板和市电。其中市电可通过整流电路将交流电转换为直流电。假设三个输入电路的优先级为市电＞光伏板＞机组电池。则在市电正常供电的情况下，多输入变换器自动切换至由市电供电。在市电供电的情况下，第一原边绕组Lp1和第二原边绕组Lp2从第三原边绕组Lp3感应到的感应电压使得第一输入电路510中的二极管D1以及第二输入电路520中的二极管D2截止。因此分别阻断了机组电池和光伏板为输出电路供电。
在同一时间，若市电不能供电，且机组电池和光伏板能够正常供电。则由于光伏板供电的优先级大于机组电池。由光伏板为输出电路供电。在光伏板供电的情况下，第一原边绕组Lp1从第二原边绕组Lp2感应到的感应电压使得第一输入电路510中的二极管D1截止。因此阻断了机组电池供电。
可选地，第三输入电路530作为优先级最高的电路，在市电能够正常供电的情况下，优先由第三输入电路530供电。只有在市电不能供电的情况下，才采用其他输入电路供电。因而第三输入电路530中也可以不包括二极管D3。
在本申请实施例中，多个原边绕组和副边绕组共用同一变压器磁芯，在多个输入电路中分别设置二极管，通过多个原边绕组以及二极管配合来实现多个输入电路之间的自由竞争和切换，不需要另外加入用于切换输入电路的控制电路。并且由于无需加入用于切换输入电路的控制电路，各个输入电路之间可以是各自独立的绝缘系统，电路结构简单。还减少了为控制电路供电的辅助绕组，因此减少了多输入变换器的体积。
进一步地，多个输入电路中的二极管还可以用于各输入的防反接功能。即当输入电路的直流电源反接时，输入电压被二极管截断，因而避免了输入端反接后的可靠性问题。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种多输入变换器，其特征在于，包括：
第一输入电路，所述第一输入电路的输入端与第一直流电源相连，所述第一输入电路的输出端与变压器的第一原边绕组相连，所述第一输入电路包括二极管，所述二极管串联在所述第一直流电源和所述第一原边绕组形成的回路中；
第二输入电路，所述第二输入电路的输入端与第二直流电源相连，所述第二输入电路的输出端与所述变压器的第二原边绕组相连，其中，所述第一输入电路和所述第二输入电路为相互独立的绝缘系统；
输出电路，与所述变压器的副边绕组相连；
其中在所述第二输入电路基于所述第二直流电源为所述输出电路供电的情况下，所述第一直流电源的当前工作电压和所述第一原边绕组从所述第二原边绕组感应到的感应电压使得所述二极管处于截止状态；
其中，所述第二输入电路在所述第二直流电源的输出电压大于临界电压VX2的情况下为所述输出电路供电，所述第一输入电路在所述第二直流电源的输出电压小于或等于所述临界电压VX2的情况下为所述输出电路供电，所述第一原边绕组的匝数和所述第二原边绕组的匝数是根据所述临界电压VX2设置的，所述临界电压VX2满足以下条件：
VX2=[(V1-VT1)*L2]/L1，
V1表示所述第一直流电源的当前工作电压，VT1表示所述二极管的导通电压，L1表示所述第一原边绕组的匝数，L2表示所述第二原边绕组的匝数。
2.如权利要求1所述的多输入变换器，其特征在于，所述二极管为第一二极管，所述第一直流电源和所述第一原边绕组形成的回路为第一回路，所述第二输入电路包括第二二极管，所述第二二极管串联在所述第二直流电源以及所述第二原边绕组形成的第二回路中；
其中，在所述第一输入电路基于所述第一直流电源为所述输出电路供电的情况下，所述第二直流电源的当前工作电压和所述第二原边绕组从所述第一原边绕组感应到的感应电压使得所述第二二极管处于截止状态。
3.如权利要求1或2所述的多输入变换器，其特征在于，在所述第二输入电路为所述输出电路供电的情况下，所述第一直流电源的当前工作电压与所述第一原边绕组从所述副边绕组感应到的感应电压之间的电压差小于所述二极管的导通电压。
4.如权利要求1或2所述的多输入变换器，其特征在于，所述二极管的阳极与所述第一直流电源的正极相连，所述二极管的阴极与所述第一原边绕组相连。
5.如权利要求2所述的多输入变换器，其特征在于，所述第二二极管的阳极与所述第二直流电源的正极相连，所述第二二极管的阴极与所述第二原边绕组相连。
6.如权利要求1或2所述的多输入变换器，其特征在于，所述第一输入电路还包括：
开关电路，用于控制所述第一原边绕组向所述输出电路提供的能量，所述开关电路串联在所述第一直流电源和所述第一原边绕组形成的所述回路中。
7.如权利要求6所述的多输入变换器，其特征在于，所述第一输入电路还包括控制器，所述控制器用于输出开关控制信号，所述开关控制信号用于控制所述开关电路的开断；
所述开关电路还用于接收所述开关控制信号，并根据所述开关控制信号控制所述开关电路的导通和关断。
8.如权利要求1或2所述的多输入变换器，其特征在于，所述第一输入电路还包括输入滤波电容，所述输入滤波电容与所述第一直流电源并联。
9.如权利要求1或2所述的多输入变换器，其特征在于，所述多输入变换器为反激变换器。
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