CN111630760B - 模块化电压转换器 - Google Patents

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Abstract

直流‑直流电压转换器包括第一电压转换器模块，用于在两个或两个以上不同电压中选择的第一输出电压下生成一路第一输出；第二电压转换器模块，用于在两个或两个以上不同电压中选择的第二输出电压下生成一路第二输出。所述第一电压转换器模块和所述第二电压转换器模块有共同输入端。共同输出端对所述第一电压转换器模块的第一输出电压和所述第二电压转换器模块的第二输出电压进行合路。

Description

模块化电压转换器
技术领域
本申请大体上涉及直流-直流转换器领域，更具体地，涉及一种谐振转换器。
背景技术
谐振转换器是一种直流-直流电源转换器，包括调谐到特定频率共振的电感器和电容器组成的网络。谐振转换器需要处理多种输入电压和多种输出电压。
图1为现有技术中电感-电感-电容(inductor-inductor-capacitor，简称为LLC)谐振直流-直流转换器100的示例。直流(direct current，DC)输入电压Vin提供给交换网络102(包括开关Q1、Q2、Q3和Q4)，所述交换网络102向电感器Lr和Lm以及电容器Cr的组合提供交换输出，例如交流(alternating current，AC)输出。这些连接到变压器104初级侧的电感器和电容器与变压器之比为m∶n(即初级绕组数与次级绕组数之比，也称为绕组比，为m∶n)。所述变压器104的次级与包括开关Q5、Q6、Q7和Q8的整流器106连接。所述整流器106为负载提供输出电压Vout。所述负载为电阻性负载RL，与输出电容器Co并联。通常，这种直流-直流变压器在接近谐振频率的范围内最高效，而在其它频率效率低下。
发明内容
本发明的一方面，提供一种直流-直流电压转换器，包括：第一电压转换器模块，用于在两个或两个以上不同电压中选择的第一输出电压下生成一路第一输出；第二电压转换器模块，用于在两个或两个以上不同电压中选择的第二输出电压下生成一路第二输出；共同输入端，连接到所述第一电压转换器模块和所述第二电压转换器模块；以及共同输出端，对所述第一电压转换器模块的第一输出电压和所述第二电压转换器模块的第二输出电压进行合路。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述共同输入端连接到串联的所述第一电压转换器模块和所述第二电压转换器模块，所述共同输出端对并联的所述第一电压转换器模块的第一输出电压和所述第二电压转换器模块的第二输出电压进行合路。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述共同输入端连接到并联的所述第一电压转换器模块和所述第二电压转换器模块，所述共同输出端对串联的所述第一电压转换器模块的第一输出和所述第二电压转换器模块的第二输出进行合路。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述第一电压转换器模块包括桥，并通过控制所述桥的元件进行配置。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述桥的元件可在三种模式下配置：在和交流输入相同的电压下生成所述第一输出电压的整流模式，在所述交流输入的两倍电压下生成所述第一输出电压的二倍增压模式，和在基本0V的电压下生成所述第一输出电压的短路模式。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，述第一电压转换器模块包括第一比值的第一变压器，所述第二电压转换器模块包括第二比值的第二变压器。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述第一变压器和所述第二变压器由普通芯的不同次级绕组组成，所述普通芯有耦合到谐振电路的初级绕组。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述直流-直流电压转换器还包括LLC、LCLC、LCC、全桥、半桥、双主桥(Dual Active Bridge，简称为DAB)或多级(Multi-Level，简称为ML)电路中的至少一种。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述直流-直流电压转换器还包括至少一路第三电压转换器模块，用于在两个或两个以上不同电压中选择的第三输出电压下生成至少一路第三输出，所述共同输入端连接到所述第三电压转换器模块，所述共同输出端对所述至少一路第三输出电压、所述第一输出电压和所述第二输出电压进行合路。
本发明的一方面，提供了一种直流-直流电压转换系统，包括：多个电压转换器模块，每个电压转换器模块的输入端连接到变压器的初级绕组，模块的输出端通过可配置桥连接到所述变压器的次级绕组；初级电路，用于为所述多个电压转换器模块输入端提供交流电；以及系统输出端，对所述多个电压转换器模块输出端的所有输出电压进行合路。
可选地，结合上述任一方面，在本方面的另一种实现方式中，所述多个电压转换器模块中的每个电压转换器模块包括具有不同变压器比的变压器。
可选地，结合上述任一方面，每个电压转换器模块有可配置桥，用于整流对应次级绕组的交流电，在次级绕组波形电压下或次级绕组两倍波形电压下生成直流输出。
可选地，结合上述任一方面，所述初级电路为串联的所述多个电压转换器模块的输入端提供交流电，所述系统输出端对并联的所述多个电压转换器模块输出端的所有输出电压进行合路。
可选地，结合上述任一方面，所述初级电路为并联的所述多个电压转换器模块的输入端提供交流电，所述系统输出端对串联的所述多个电压转换器模块输出端的所有输出电压进行合路。
本发明的一方面，提供了一种由直流输入电压生成直流输出电压的方法，包括：由所述直流输入电压生成初级电压的初级波形；将所述初级电压的初级波形通过第一变压器进行变换，得到第一电压的次级波形；通过第一可配置桥对所述第一电压的次级波形进行整流，提供一路第一直流输出；将所述初级电压的初级波形通过第二变压器进行变换，得到第二电压的次级波形；通过第二可配置桥对所述第二电压的次级波形进行整流，提供一路第二直流输出；以及将所述第一直流输出和所述第二直流输出进行合路。
可选地，结合上述任一方面，所述方法还包括：配置所述第一可配置桥在所述第一电压下、所述第一电压的两倍电压下或基本0V的电压下提供所述第一直流输出；以及配置所述第二可配置桥在所述第二电压下、所述第二电压的两倍电压下或基本0V的电压下提供所述第二直流输出。
可选地，结合上述任一方面，所述将所述第一直流输出和所述第二直流输出进行合路包括将所述第一直流输出和所述第二直流输出进行串联合路。
可选地，在上述任一方面，所述将所述第一直流输出和所述第二直流输出进行合路包括将所述第一直流输出和所述第二直流输出进行并联合路。
可选地，结合上述任一方面，所述方法还包括：重新配置所述第一可配置桥和所述第二可配置桥中的至少一个，在不大幅度修改所述初级电压的初级波形的情况下改变所述第一直流输出和所述第二直流输出中的至少一路。
可选地，结合上述任一方面，该方法还可以包括：在所述重配置时，在预定频率范围内保持所述初级电压的初级波形，其中，所述预定频率范围包括生成所述初级波形的谐振电路的谐振频率。
发明内容简单介绍了一些概念，在具体实施方式中会进一步描述这些概念。发明内容不旨在提供专利申请所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在确定专利申请所要求保护的主题范围。专利申请所要求保护的主题不限于解决背景技术中提到的任何或所有问题的实现方式。
附图说明
图1为现有技术中直流-直流转换器的示例：
图2A-图2C示出了模块化电压转换器实施例的各个方面；
图3A-图3D示出了单个模块实施例的各个方面；
图4A-图4B示出了不同的模块配置的不同实施例；
图5A-图5C示出了模块化电压转换器的初级侧多个模块的实施例；
图6A-图6B示出了包括耦合到普通变压器核的模块的实施例；
图7示出了一个或多个实施例提供的实现当前技术的方法的示例；以及
图8示出了具有输入和输出电压监测和控制电路的模块化电压转换器的示例。
具体实施方式
下面介绍直流-直流谐振转换器的一些例子，这些转换器用于在提供高效率的频率范围内(例如，在谐振频率或接近谐振频率)工作时提供各种输出电压。在不修改输入到谐振器件的交流频率或占空比的情况下，可单独和统一配置的模块装置支持从特定输入电压可用的输出电压范围中选择输出电压，从而在输出电压范围内保持高效率。不同的电压转换比在不改变频率或占空比的情况下也支持各种输入电压。
图2A示出了可配置模块或单元的示例，即模块200。所述模块200可单独用于在不同配置中提供不同的输出电压。交流输入电压Vin提供给变压器202(例如高频变压器)的初级绕组202a。例如，如图1所示，Vin可以由LLC电路提供，电感器Lm可以是系统的器件(例如，LLC装置中的两个电感器和一个电容器组合中的一个电感器)。在图2A中，电感器Lm显示为一个单独的器件，但应理解，所述变压器202提供了磁化电感，所述电感器Lm可以部分或完全由所述变压器202提供(即可能没有单独的电感器器件)。所述变压器202的次级绕组202b通过电容器204(一个隔直流电容器)连接到交换网络或桥206，所述桥206包括如图所示连接的四个元件Q11、Q12、Q13和Q14。交换网络或所述桥206等桥的元件可以根据配置使用有源或无源器件，例如，在某些配置中MOSFET管或IGBT管等开关可以用作桥的一个或多个元件。在某些配置中，二极管可以用作桥的一个或多个元件。通过合理配置所述桥206的元件(例如，通过施加合理电压来改变器件的开关状态)，可以从任意特定的输入端生成不同的电压输出(即特定Vin值生成不同的Vo值)。所述桥206的输出电压Vo提供给负载(即电阻器RL)和电容器208，所述电容器208跨输出端连接。在某些配置中，所述电容器208等输出电容器可以看作是模块的器件，每个模块可以有专门的电容器。而在其它配置中，模块之间可以共用输出电容器。
所述模块200等两个或两个以上模块可以在模块化电压转换器中的各种配置中组合使用。这种装置可以使用相同的模块，也可以通过一种或多种方式使用不同的模块，例如不同模块提供不同的变压器比(例如初级绕组与次级绕组的绕组比或m∶n可以根据不同模块而不同)。
图2B为N个模块的示例(模块#1、模块#2……模块#N)，所述N个模块连接在一起组成模块化电压转换器210。每个模块基本上都可以如图2A所示，其中不同模块的变压器有如图所示的不同变压器比，例如，模块#1的变压器比为m1∶n1，模块#2的变压器比为m2∶n2，以此类推。模块#1至模块#N的输入端串联，模块#1至模块#N的输出端并联，生成输出电压Vo。
所述模块化电压转换器210的初级电路220与串联的模块#1至模块#N连接。所述初级电路220接收输入电压Vin，并生成方波、交流电压等其他波形的输出。所述初级电路220可以包括以上所示的LLC谐振箱，或者可以是由任意合适的隔离转换器技术构成的初级电路，例如LCLC(与初级绕组串联的电感器和电容器，以及与次级绕组并联的另一个电容器和电感器)，LCC(与初级绕组串联的电感器和电容器，与初级绕组并联的另一电容器)、多级(Multi-Level，简称为ML)电路、全桥、半桥、双主桥(Dual Active Bridge，简称为DAB)或其它合适的装置，用于从直流输入电压Vin生成波形。
图2C示出了一个实现方式更详细的示例，简化了所述模块化电压转换器210的各个模块(包括模块#1、模块#2……模块#N)的细节，省略了交换网络的细节。示出了模块#1中的电感器Lm1、变压器231和交换网络241(省略了交换网络241的细节)，模块#2中的电感器Lm2、变压器232和交换网络242，模块#N中的电感器LmN、变压器239和交换网络249。示出了所述变压器231、232和239的串联。所述变压器321、232和239的变压器比分别为m1∶n1、m2∶n2和mN∶nN。在这个示例中，桥元件可以为由反向平行二极管或平行二极管组成的MOSFET管。模块#1至模块#N共用电容器222，所述电容器222跨输出电压Vout进行连接，即与负载并联。所述负载为电阻性负载RL。模块#1至模块#N在其输出侧并联，因此该配置中的单个电容器222也可以用作每个模块中的单独电容器。
现在描述单独可配置模块，例如图2A至图2C所示模块#1至模块#N中任意一个模块的操作。图3A示出了单个模块，即模块300的示例配置。所述模块300用于根据特定电压输入Vin提供三路不同电压输出。变压器302接收到提供给其初级绕组302a的交流电压Vpri，并在其次级绕组302b上生成输出电压Vsec。电容器304连接到所述变压器302的一个端子，并跨电介质输出电压Vb。交换网络307的桥元件Qk1、Qk2、Qk3和Qk4可以为金属-氧化物-硅场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，简称为MOSFET)，与反向并行二极管耦合，因此可以被主动地驱动。在某些情况下，MOSFET管可能不会被驱动，或者可以用其它无源器件(例如二极管)替代。
在图3B所示的输出电压与时间曲线图对比的第一配置中，元件Qk1、Qk2、Qk3和Qk4组成整流电路，这些元件可以是无源或有源器件(例如同步整流)。在一个例子中，所述元件Qk1、Qk2、Qk3和Qk4作为二极管(例如，使用断开晶体管的反向平行二极管)，在可能被认为是全桥模式下运行。所述次级绕组302b的电压Vsec显示为方波交流输入，作为输入提供给所述桥元件Qk1、Qk2、Qk3和Qk4，整流后在与Vsec幅值相等的电压Vo下生成一路直流输出。在这种模式下，跨电容器304的电压Vb保持为零。可以理解的是，根据变压器比(mk∶nk，其中根据不同模块k可以为1～N)，所述次级绕组302b的电压Vsec与所述初级绕组302a的电压Vpri相关。因此对于所述模块300的特定交流输入，Vo也是比值mk∶nk的函数，即Vo＝(nk∶mk)*Vpri。
在图3C所示的输出电压与时间曲线图对比的第二种配置中，所述交换网络307的元件Qk1、Qk2、Qk3和Qk4组成二倍增压电路，为所述桥307生成等于Vsec两倍(即交流输入电压两倍)的直流输出电压Vo。将所述模块300配置为二倍增压电路的一个例子是，在同一个电桥臂上的另一个元件断开时，短路一个元件，例如在元件Qk3断开时短路元件Qk4。这样生成跨电容器304的直流电压Vb，所述直流电压Vb与所述桥的交流输入Vsec的电压幅值相等，然后反过来生成等于Vsec幅值两倍的输出电压。这是二倍增压模式，在所述交流输入的两倍电压下生成输出电压。可以理解的是，根据比值mk∶nk所述次级绕组的电压Vsec与所述初级绕组的电压Vpri相关，因此对于所述模块300的特定交流输入，Vo也是比值mk∶nk的函数，即Vo＝2(nk∶mk)*Vpri。
在图3D所示的输出电压与时间曲线图对比的第三配置中，所述模块300的元件用于生成一路0V输出，即Vo＝0。两个元件可以短路一起连接次级绕组的两侧，而其它两个元件可以断开，例如顶部元件Qk1和Qk3短路，而底部元件Qk2和Qk4断开，反之亦然。这是短路模式，在基本0V电压下生成输出电压。在这种模式下，无论变压器比的值是什么，输出电压Vo均为0。当模块与处于其它模式的其它模块串联时(例如，当其它模块在特定应用场景下生成足够电压时，模块可能处于短路模式)，一般使用这种模式。
所述模块300等任意数量的模块可以连接在一起组成模块化电压转换器(例如，如图2B所述的的N个模块)，任意特定数量的模块可以使用各种配置。为了简单起见，结合图4A-图4B描述两个模块的示例。然而，可以理解的是，所描述的技术也适用于各种配置的三个或多个模块。
图4A示出了模块化电压转换器400，包括两个模块，即模块#1和模块#2，输入端串联。初级电路410为模块#1和模块#2提供输入，例如方波或其它交流输入等波形。模块#1和模块#2的输出端并联，生成输出电压Vo。模块#1的变压器比为m1∶n1，模块#2的变压器比为m2∶n2，和模块#1的变压器比不同。每个模块可以配置在以上描述的所述模块300的至少三种模式中。一共提供了9种不同配置，但是一般不采取短路两个模块这种模式。对于任意特定的输入电压Vin，根据模块的配置可以提供至少8种不同的输出电压。Vo与Vin的比值可如下表所示：
Figure BDA0002594908460000051
Figure BDA0002594908460000061
例如，输入电压为1V(Vin＝1V)，模块#1的变压器比为2∶2，模块#2的变压器比为3∶2(即，m1∶n1为2∶2，m2∶n2为3∶2)。下表列出了所述模块化电压转换器400中模块#1和模块#2的不同配置可以生成的输出电压Vo范围：
模块#1模式 模块#2模式 Vo(V)
全桥 短路 0.4
短路 全桥 0.5
二倍增压 短路 0.5714
短路 二倍增压 0.6667
全桥 全桥 0.8
二倍增压 二倍增压 2.0
二倍增压 全桥 1.3333
全桥 二倍增压 1.0
因此通过合理配置模块，输出电压可以在0.4V～2.0V范围内，同时保持相同的交流波形，从而保证高效率。
图4B示出了模块化电压转换器420中模块#1和模块#2的另一种配置的示例。在该配置中，模块#1和模块#2的输入端并联(连接到初级电路410的输出端)，模块#1和模块#2的输出端串联起来生成电压Vo。如图4B中的例子所示，每个模块有三种不同的模式：全桥、二倍增压和短路。由于模块的输入端并联，所以一般不推荐短路任意一个模块。因此在9种可能的配置中，一般使用4个组合。下表列出了这些组合的输出：
模块#1模式 模块#2模式 Vo/Vin比值
全桥 全桥 n<sub>1</sub>/m<sub>1</sub>+n<sub>2</sub>/m<sub>2</sub>
二倍增压 二倍增压 2n<sub>1</sub>/m<sub>1</sub>+2n<sub>2</sub>/m<sub>2</sub>
二倍增压 全桥 2n<sub>1</sub>/m<sub>1</sub>+n<sub>2</sub>/m<sub>2</sub>
全桥 二倍增压 n<sub>1</sub>/m<sub>1</sub>+2n<sub>2</sub>/m<sub>2</sub>
例如，输入电压为1V(Vin＝1V)，模块#1的变压器比为2∶2，模块#2的变压器比为3∶2(即，m1∶n1为2∶2，m2∶n2为3∶2)。下表列出了所述模块化电压转换器420中模块#1和模块#2的不同配置可以生成的输出电压Vo范围：
模块#1模式 模块#2模式 Vo(V)
全桥 全桥 1.6667
二倍增压 二倍增压 3.3333
二倍增压 全桥 2.6667
全桥 二倍增压 2.3333
因此，所述模块化电压转换器420可以提供四种不同的输出电压，同时保持相同的交流波形，从而保证高效率。
上述示例显示了变压器次级侧的实现，其它实现方式在变压器的初级侧的实现。初级侧各种装置中的可配置模块可以与可配置或不可配置的次级电路连接。
图5A-图5B示出了如何通过初级侧的多个模块(而不是如图2B、图4A和图4B中所示的次级)来实现模块化电压转换器的示例。
图5A示出了在模块化电压转换器初级侧使用的可配置模块550的示例(即，在为所述模块化电压转换器的变压器提供交流输入的电路中)。直流输入电压Vin提供给桥506，所述桥506包括元件Q11、Q12、Q13和Q14(可以是MOSFET晶体管或其它开关器件)。通过合理配置所述桥506的元件，可以生成不同的交流电压输出，并从任意特定的输入端(即，从特定值的不同交流电压Vin可以施加到变压器502的初级绕组502a开始)提供给变压器502。例如，所述桥506的两个电桥臂均可以处于激活状态(即，例如在包括谐振频率的频率范围内均进行高频交换，例如，在谐振频率的+20％～-10％范围内)，提供幅值为Vin的波形。或者一个电桥臂可以通过短路一个元件和断开一个元件(例如，Q11短路而Q12断开)来提供固定电压，而另一个电桥臂处于激活状态(例如，元件Q13和Q14进行高速交换)来提供幅值为Vin/2的波形。所述变压器502的次级绕组502b与电感器508并联，提供输出电压Vo。可以选择模块的变压器比(即，不同的模块的变压器比不同)。输出电压Vo和一个或多个其它模块的输出一起提供给次级电路。
图5B示出了N个模块的示例，模块#1至模块#N组成了模块化电压转换器560的初级侧561。任一个模块(即，模块#1至模块#N中的任意一个)可以如图5A所示的方式设置。因此，在本示例中，输入电压Vin提供给并联的模块#1至模块#N，模块#1至模块#N的输出端串联，并连接到次级电路562的输入端。所述次级电路562可以是任意隔离组网方式下的次级电路(例如LLC、LCLC、LCC、全桥、半桥、DAB、ML等电路)。在跨次级电路562输出端上提供电容器564，提供直流输出电压Vo。
图5C示出了模块化电压转换器570的另一示例，在所述模块化电压转换器570的初级侧573设置模块。在这种情况下，模块#1至模块#N的输入端串联，输出端并联(图5B中输入端并联，输出端串联)。并行输出耦合到次级电路572，所述次级电路572提供直流输出电压Vo，电容器574跨输出端连接。一般情况下，配置多个模块时，模块在一侧(输入端或输出端)并联，在另一侧(输出端或输入端)串联。例如，如图5C所示在输入端侧串联，在输出端侧并联，或如图5B所示在输入端侧并联，在输出端侧串联。
在某些装置中，模块可以共用一个或多个器件。例如，在模块化电压转换器的次级侧并联模块时，两个或两个以上模块可以共用变压器器件，例如，共用同一个初级绕组和变压器芯。每个模块有单独的次级绕组，使得每个模块有不同的变压器比。
图6A示出了N个模块的示例。模块#1至模块#N连接在模块化电压转换器680的次级侧681。模块#1至模块#N的输入端与初级电路682的输出端并联，模块#1至模块#N的输出端串联。所述初级电路682可以包括LLC、LCLC、LCC、全桥、半桥、DAB、ML等配置。一些器件，例如一些变压器元件可以在所述模块化电压转换器680中共用。
图6B示出了模块#1至模块#N的细节，包括所述模块化电压转换器680的模块#1至模块#N的共用器件。具体地，模块#1、模块#2……至模块#N(其中N可以为任意数量)共用一个变压器核，即核684。每个模块的次级绕组耦合到所述核684。在模块#1中，初级绕组686a和次级绕组686b通过变压器比为m∶n1的核684耦合，即初级绕组686a的匝数与次级绕组686b的匝数比值为m∶n1。所述次级绕组686b连接到交换网络688，所述交换网络688连接到输出电容器689。在模块#2中，次级绕组686c与变压器比为m∶n2的核684耦合，其中n2和n1不同。因此，模块#1和模块#2生成不同的次级电压。所述次级绕组686c连接到交换网络690，所述交换网络690连接到输出电容器691。在模块#N中，次级绕组686d与变压器比为m∶nN的核684耦合，其中nN和n1和/或n2不同。因此，模块#1、模块#2……至模块#N中的一个或多个模块生成不同的次级电压。次级绕组686d连接到交换网络692，所述交换网络692连接到输出电容器693。输出电容器689、691和693串联，生成输出电压Vo。其它模块可以为其它变压器比。和如图2C所示在每个模块中使用单独的分立变压器不同，在这里使用单个初级绕组和具有单独次级绕组的核可以提供类似的功能。可以理解的是，在模块之间并联耦合的所述模块化电压转换器680中可以实现共用初级绕组和核。与之相反，在图2C中，模块是串联耦合的。初级侧的多个模块也可以共用核，例如，多个初级绕组和耦合到共用核的单个次级绕组。例如，在上述图5B的配置中，模块#1至模块#N可以包括耦合到共用核的单个绕组，次级电路562也可以耦合到核。
图7示出了一种由直流输入电压生成直流输出电压的方法，包括：步骤700，由所述直流输入电压生成初级电压的初级波形(例如使用LCC等合适的初级电路)，步骤702，将所述初级电压的初级波形通过第一变压器进行变换，得到第一电压的次级波形，和步骤704，通过第一可配置桥对所述第一电压的次级波形进行整流，提供一路第一直流输出(例如使用图2A所示的模块)。所述方法还包括：步骤706，将所述初级电压的初级波形通过第二变压器进行变换，得到第二电压的次级波形，和步骤708，通过第二可配置桥对所述第二电压的次级波形进行整流，提供一路第二直流输出(例如使用如图2C所示的另一个模块)。该方法还包括：步骤710，将所述第一直流输出和所述第二直流输出进行合路(例如，如图2B-C所示进行并联合路，如图4B所示进行串联合路)。
模块化电压转换器可以进行一次性配置操作(例如作为工厂制造和/或测试流程的一部分)，以便在整个生命周期内保持相同的电压转换比(例如Vin∶Vout)。或者，模块化电压转换器在其生命周期内可以重新配置一次或多次。在某些情况下，根据变化的情况需要重新配置，例如改变输入电压或输出电压。因此，由于提供给模块化电压转换器的直流电压发生变化(例如当电池放电时，由于其它负载影响供电电压，或其它情况导致输入电压发生变化)，所述模块化电压转换器可以调整配置来保持输出电压位于输出电压范围内。输入电压检测电路可以用于监控输入电压，从而进行合理配置修改。同时，由于输出电压根据不同负载或不同要求而变化，模块化电压转换器可以调整配置来保持输出电压位于输出电压范围内和/或调整到不同的输出电压范围。输出电压检测电路可以用于监测输出电压，从而进行合理配置修改。
图8示出了模块化电压转换器800的示例，与图2B-图2C所示的模块化电压转换器210和图6A-图6B所示的模块化电压转换器680类似，包括用于监测输入电压Vin的输入电压检测电路802和用于监测输出电压Vo的输出电压检测电路804。所述输入电压检测电路802和所述输出电压检测电路804的输出提供给控制电路806。所述控制电路806连接到可配置模块(模块#1至模块#N)，以便根据需要重新配置模块，得到所需的比值(即，保持所需范围内的Vin∶Vo)。例如，所述控制电路806可以使一些可配置模块的部分桥元件处于短路、断开或激活状态(例如在一定频率下驱动)。所述控制电路806还与初级电路808相连，提供改变初级电路808配置的输入(例如由初级电路808生成的波形发生变化)。为了清晰，可配置模块#1至模块#N之间的连接细节未示出。可以理解的是，可以根据上述任一配置或其它合适配置进行连接。此外，图8的示例示出了在所述模块化电压转换器800的次级侧实现的模块，可以在初级侧实现模块的其它配置中实现电压检测和控制电路(例如如图5A-图5C所示)。
本发明结合各实施例进行了描述。可以结合附图、实施例和所附权利要求理解和实现对所公开的实施例所作的其它变化和修改，这些变化和修改均应包含在所附权利要求的保护范围之内。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，术语“一”或者“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可满足权利要求中描述的几项的功能。在仅凭某些措施被记载在相互不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能被有效地使用。计算机程序可存储或分发到合适的介质上，例如与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分提供的光存储介质或者固态介质，还可以以其它形式例如通过因特网或者其它有线或无线电信系统分发。
为了便于说明，应说明，图中所描绘的各种特征的尺寸不一定是按比例绘制的。
为了便于说明，说明书中的“实施例”、“一实施例”、“一些实施例”或“另一实施例”指不同的实施例或同一实施例。
为了便于说明，连接可以是直接连接或间接连接(例如通过一个或多个其它部分)。在某些情况下，当一个元件描述为连接或耦合到另一个元件时，所述元件可以直接连接到另一个元件或通过相关元件间接连接到另一个元件。当一个元件描述为直接连接到另一个元件时，所述元件和另一个元件之间没有相关元件。通信中的两个设备是直接或间接连接的，这样它们可以进行电子信号的通信。
为了便于说明，术语“基于”指“至少部分基于”。
为了便于说明，除非另有说明，“第一”对象、“第二”对象和“第三”对象等术语是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。
为了便于说明，“一组”对象指包括一个或多个对象的“一组”。
以上对具体实施方式进行了描述。其并非旨在穷举或限制发明主题为所公开的精确形式。根据上述教导，许多修改和变更是可能的。选出和描述的各个实施例的目的是为了更好地解释公开技术的原理和其实际应用，因而使本领域技术人员能够更好利用各个实施例的技术和适合预期特定用途的各种变更。属于所附权利要求书所界定的范围。
例如，在一实施例中，公开了一种直流-直流电压转换器，包括：，用于在两个或两个以上不同电压中选择的第一输出电压下生成一路第一输出；第二电压转换器模块，用于在两个或两个以上不同电压中选择的第二输出电压下生成一路第二输出；共同输入端，连接到所述第一电压转换器模块和所述第二电压转换器模块；以及共同输出端，对所述第一电压转换器模块的第一输出电压和所述第二电压转换器模块的第二输出电压进行合路。
公开了一种直流-直流电压转换系统，包括：多个电压转换器模块，每个电压转换器模块的输入端连接到变压器的初级绕组，模块的输出端通过可配置桥连接到所述变压器的次级绕组；初级电路构件，用于为所述多个电压转换器模块输入端提供交流电；以及系统输出端，对所述多个电压转换器模块输出端的所有输出电压进行合路。

Claims (17)

1.一种直流-直流电压转换器，其特征在于，包括：
第一电压转换器模块，包括第一电桥，并通过控制所述第一电桥的元件进行配置，用于在两个或两个以上不同电压中选择的第一输出电压下生成一路第一输出，所述第一电桥的所述元件可在三种模式下配置：在和交流输入相同的电压下生成所述第一输出电压的整流模式，在所述交流输入的两倍电压下生成所述第一输出电压的二倍增压模式，和在0V的电压下生成所述第一输出电压的短路模式；
第二电压转换器模块，包括第二电桥，并通过控制所述第二电桥的元件进行配置，用于在两个或两个以上不同电压中选择的第二输出电压下生成一路第二输出，所述第二电桥的所述元件可在三种模式下配置：在和交流输入相同的电压下生成所述第一输出电压的整流模式，在所述交流输入的两倍电压下生成所述第一输出电压的二倍增压模式，和在0V的电压下生成所述第一输出电压的短路模式；
共同输入端，连接到所述第一电压转换器模块和所述第二电压转换器模块；以及
共同输出端，对所述第一电压转换器模块的第一输出电压和所述第二电压转换器模块的第二输出电压进行合路。
2.根据权利要求1所述的直流-直流电压转换器，其特征在于，所述共同输入端连接到串联的所述第一电压转换器模块和所述第二电压转换器模块，所述共同输出端对并联的所述第一电压转换器模块的第一输出电压和所述第二电压转换器模块的第二输出电压进行合路。
3.根据权利要求1或2所述的直流-直流电压转换器，其特征在于，所述共同输入端连接到并联的所述第一电压转换器模块和所述第二电压转换器模块，所述共同输出端对串联的所述第一电压转换器模块的第一输出和所述第二电压转换器模块的第二输出进行合路。
4.根据权利要求1所述的直流-直流电压转换器，其特征在于，所述第一电压转换器模块包括第一比值的第一变压器，所述第二电压转换器模块包括第二比值的第二变压器。
5.根据权利要求4所述的直流-直流电压转换器，其特征在于，所述第一变压器和所述第二变压器由普通芯的不同次级绕组组成，所述普通芯耦合到谐振电路的初级绕组。
6.根据权利要求1所述的直流-直流电压转换器，其特征在于，还包括LLC、LCLC、LCC、全桥、半桥、双主桥DAB或多级ML电路中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的直流-直流电压转换器，其特征在于，还包括至少一个第三电压转换器模块，用于在两个或两个以上不同电压中选择的第三输出电压下生成至少一路第三输出，所述共同输入端连接到所述第三电压转换器模块，所述共同输出端对所述至少一路第三输出电压、所述第一输出电压和所述第二输出电压进行合路。
8.一种直流-直流电压转换系统，其特征在于，包括：
多个电压转换器模块，每个电压转换器模块包括桥，并通过控制所述桥的元件进行配置，每个电压转换器模块的输入端连接到变压器的初级绕组，模块的输出端通过可配置桥连接到所述变压器的次级绕组，每个电压转换器模块中的所述桥的所述元件可在三种模式下配置：在和交流输入相同的电压下生成第一输出电压的整流模式，在所述交流输入的两倍电压下生成所述第一输出电压的二倍增压模式，和在0V的电压下生成所述第一输出电压的短路模式；
初级电路，用于为所述多个电压转换器模块输入端提供交流电；以及
系统输出端，对所述多个电压转换器模块输出端的所有输出电压进行合路。
9.根据权利要求8所述的直流-直流电压转换系统，其特征在于，所述多个电压转换器模块中的每个电压转换器模块包括具有不同变压器比的变压器。
10.根据权利要求8或9所述的直流-直流电压转换系统，其特征在于，每个电压转换器模块有可配置桥，用于整流对应次级绕组的交流电，在次级绕组波形电压下或次级绕组两倍波形电压下生成直流输出。
11.根据权利要求10所述的直流-直流电压转换系统，其特征在于，所述初级电路为串联的所述多个电压转换器模块的输入端提供交流电，所述系统输出端对并联的所述多个电压转换器模块输出端的所有输出电压进行合路。
12.根据权利要求10所述的直流-直流电压转换系统，其特征在于，所述初级电路为并联的所述多个电压转换器模块的输入端提供交流电，所述系统输出端对串联的所述多个电压转换器模块输出端的所有输出电压进行合路。
13.一种由直流输入电压生成直流输出电压的方法，其特征在于，包括：
由所述直流输入电压生成初级电压的初级波形；
将所述初级电压的初级波形通过第一变压器进行变换，得到第一电压的次级波形；
通过第一可配置桥对所述第一电压的次级波形进行整流，提供一路第一直流输出；
配置所述第一可配置桥在所述第一电压下、所述第一电压的两倍电压下或0V的电压下提供所述第一直流输出；
将所述初级电压的初级波形通过第二变压器进行变换，得到第二电压的次级波形；
通过第二可配置桥对所述第二电压的次级波形进行整流，提供一路第二直流输出；以及
将所述第一直流输出和所述第二直流输出进行合路；
配置所述第二可配置桥在所述第二电压下、所述第二电压的两倍电压下或0V的电压下提供所述第二直流输出。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述将所述第一直流输出和所述第二直流输出进行合路包括将所述第一直流输出和所述第二直流输出进行串联合路。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述将所述第一直流输出和所述第二直流输出进行合路包括将所述第一直流输出和所述第二直流输出进行并联合路。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：重新配置所述第一可配置桥和所述第二可配置桥中的至少一个，在不大幅度修改所述初级电压的初级波形的情况下改变所述第一直流输出和所述第二直流输出中的至少一路。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述重新配置时，在预定频率范围内保持所述初级电压的初级波形，其中，所述预定频率范围包括生成所述初级波形的谐振电路的谐振频率。
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