CN113746329A - 一种stc高效率拓扑均流电路、实现方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种STC高效率拓扑均流电路，包括负载和若干并联的STC模块；各STC模块的输出端连接，并与负载第一端连接，负载第二端接地；每个STC模块包括外接电源、LC支路、充电开关单元、放电开关单元和输出电容；充电开关单元控制外接电源向LC支路充电的同时，向输出电容和负载供电；放电开关单元控制LC支路向输出电容和负载放电；充电开关单元与放电开关单元交替工作；LC支路包括第一电容、电感和变压器；第一电容、电感及变压器一次侧串联；各STC模块的变压器二次侧形成串联回路，实现均流。本发明保证STC模块高效率的同时，通过变压器实现各STC模块的均流，结构简单，均流效果好。
Description
技术领域
本发明属电源技术领域，具体涉及一种STC高效率拓扑均流电路、实现方法及装置。
背景技术
SCC，是Switched capacitor converter的简称，开关电容电路。
随着用户对用电质量需求的提升，以及高电力密度的现状，电源效率的提升越来越越重要。STC电路适应电源效率提升，被越来越广泛的应用。STC，是Switched TankConverter的简称，是实现共振的SCC电路的，结合倍压与谐振电路，具有固定降压比例、高功率密度、高转换效率、极小的布板面积需求以及零电流切换的优点。然而当多个STC电路需要并联使用时，各STC电路的电流并不相等，没有实现均流。
此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种STC高效率拓扑均流电路、实现方法及装置，是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术的上述现有STC电路没有实现均流的缺陷，本发明提供一种STC高效率拓扑均流电路、实现方法及装置，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种STC高效率拓扑均流电路，包括负载和若干并联的STC模块；
各STC模块的输出端连接，并与负载第一端连接，负载第二端接地；
每个STC模块包括外接电源、LC支路、充电开关单元、放电开关单元和输出电容；
充电开关单元控制外接电源向LC支路充电的同时，向输出电容和负载供电；
放电开关单元控制LC支路向输出电容和负载放电；
充电开关单元与放电开关单元交替工作；
LC支路包括第一电容、电感和变压器；
第一电容、电感及变压器一次侧串联；
各STC模块的变压器二次侧形成串联回路，实现均流。
进一步地，STC模块中变压器采用等比变压器，变压器一次侧匝数与二次侧匝数相等。STC模块中变压器采用1:1等比变压器，等比变压器实现变压器二次侧与一次侧电流相等，减少能量损失。
进一步地，充电开关单元包括充电控制器、第一MOS管和第二MOS管；
充电控制器与第一MOS管的栅极及第二MOS管的栅极连接；
第一MOS管的漏极与外接电源正极，外接电源负极接地，第一MOS管的源极与LC支路的第一端连接；
第二MOS管的源极与LC支路的第二端连接，第二MOS管的漏极与输出电容正极及STC模块输出端及负载第一端连接，输出电容负极接地。充电控制器输出PWM信号，控制第一MOS管和第二MOS管的通断，而第一MOS管和第二MOS管连通时，外接电源向LC支路充电。
进一步地，放电开关单元包括放电控制器、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管以及第二电容；
放电控制器与第三MOS管的栅极、第四MOS管的栅极以及第五MOS管的栅极连接；
第三MOS管的漏极与LC支路的第一端连接，第三MOS管的源极与第二电容的正极连接；
第四MOS管的漏极与LC支路的第二端连接，第四MOS管的源极接地；
第五MOS管的源极与第二电容的负极连接，第五MOS管的漏极与输出电容正极及STC模块输出端及负载第一端连接。放电控制器输出PWM信号，控制第三MOS管、第四MOS管以及第五MOS管的通断，而第三MOS管、第四MOS管以及第五MOS管闭合时，LC支路向输出电容和负载放电。
进一步地，各STC模块的输出电容正极与STC模块输出端之间串联有支路电流表；
各STC模块输出端连接后，连接有电压表；
负载串联有主干路电流表。支路电流表用于测试各STC模块的电流，从而验证均流效果。
第二方面，本发明提供一种STC高效率拓扑均流电路实现方法，包括如下步骤：
S1.在每个STC模块的LC支路中设置变压器，并设置各变压器形成串联回路；
S2.充电开关单元控制外接电源向LC支路充电的同时，向输出电容和负载供电，变压器进行LC支路充电时的均流；
S3.放单开关单元控制充电后LC指令向输出电容和负载放电，变压器进行各LC支路放电时的均流。
进一步地，步骤S1具体步骤如下：
S11.在每个STC模块的LC支路中设置变压器；每个变压器采用等比变压器；
S12.将变压器一次侧串联在LC支路中，再将各变压器的二次侧串联，形成均流回路。采用变压器进行均流，结构简单，均流效果好。
进一步地，步骤S2具体步骤如下：
S21.充电控制器控制第一MOS管和第二MOS管闭合的同时，放电控制器控制第三MOS管、第四MOS管以及第五MOS管断开；
S22.外接电源正极、第一MOS管、LC支路、第三MOS管、输出电容以及外接电源负极依次形成充电串联回路，向负载供电；
S23.通过各变压器实现各STC模块向LC支路充电时的均流。LC支路充电的同时，向输出电容和负载供电。
进一步地，步骤S3具体步骤如下：
S31.放电控制器控制第三MOS管、第四MOS管以及第五MOS管闭合的同时，充电控制器控制第一MOS管和第二MOS管断开；
S32.LC支路第二端通过第四MOS管接地，且LC支路第一端、第三MOS管、第二电容、第五电容、输出电容以及接地端依次连接，形成放电串联回路，向负载供电；
S33.通过各变压器实现LC支路放电时的均流。外接电源不接入，通过LC支路向输出电容和负载供电。
第三方面，提供一种STC高效率拓扑均流电路实现装置，包括：
均流变压器设置模块，用于在每个STC模块的LC支路中设置变压器，并设置各变压器形成串联回路；
充电控制及均流模块，用于在充电开关单元控制外接电源向LC支路充电的同时，向输出电容和负载供电，变压器进行LC支路充电时的均流；
放电控制及均流模块，用于在放单开关单元控制充电后LC指令向输出电容和负载放电，变压器进行各LC支路放电时的均流。
进一步地，均流变压器设置模块包括：
等比变压器设置单元，用于在每个STC模块的LC支路中设置变压器；每个变压器采用等比变压器；
变压器均流单元，用于将变压器一次侧串联在LC支路中，再将各变压器的二次侧串联，形成均流回路。
进一步地，充电控制及均流模块包括：
充电MOS管闭合单元，用于充电控制器控制第一MOS管和第二MOS管闭合的同时，放电控制器控制第三MOS管、第四MOS管以及第五MOS管断开；
充电回路供电单元，用于将外接电源正极、第一MOS管、LC支路、第三MOS管、输出电容以及外接电源负极依次形成充电串联回路，向负载供电；
充电均流单元，用于通过各变压器实现各STC模块向LC支路充电时的均流。
进一步地，放电控制及均流模块包括：
放电MOS管闭合单元，用于放电控制器控制第三MOS管、第四MOS管以及第五MOS管闭合的同时，充电控制器控制第一MOS管和第二MOS管断开；
放电回路供电单元，用于将LC支路第二端通过第四MOS管接地，且将LC支路第一端、第三MOS管、第二电容、第五电容、输出电容以及接地端依次连接，形成放电串联回路，向负载供电；
放电均流单元，用于通过各变压器实现LC支路放电时的均流。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的STC高效率拓扑均流电路、实现方法及装置，保证STC模块高效率的同时，通过变压器实现各STC模块的均流，结构简单，均流效果好。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明的STC高效率拓扑均流电路实施例2或实施例3的电路示意图。
图2是本发明的STC高效率拓扑均流电路实现方法实施例4的流程示意图。
图3是本发明的STC高效率拓扑均流电路实现方法实施例5的流程示意图。
图4是本发明的STC高效率拓扑均流电路实现装置实施例6或实施例7的示意图。
图中，1-第一充电控制器；2-第一放电控制器；3-第二充电控制器；4-第二放电控制器；5-均流变压器设置模块；5.1-等比变压器设置单元；5.2-变压器均流单元；6-充电控制及均流模块；6.1-充电MOS管闭合单元；6.2-充电回路供电单元；6.3-充电均流单元；7-放电控制及均流模块；7.1-放电MOS管闭合单元；7.2-放电回路供电单元；7.3-放电均流单元；MOS1-第一MOS管；MOS2-第二MOS管；MOS3-第三MOS管；MOS4-第四MOS管；MOS5-第五MOS管；MOS6-第六MOS管；MOS7-第七MOS管；MOS8-第八MOS管；MOS9-第九MOS管；MOS10-第十MOS管；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第一输出电容；C4-第四电容；C5-第五电容；C6-第二输出电容；V1-第一外接电源；V2-第二外接电源；F1-负载；T1-第一变压器；T2-第二变压器；L1-第一电感；L2-第二电感。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供一种STC高效率拓扑均流电路，包括负载和若干并联的STC模块；
各STC模块的输出端连接，并与负载第一端连接，负载第二端接地；
每个STC模块包括外接电源、LC支路、充电开关单元、放电开关单元和输出电容；
充电开关单元控制外接电源向LC支路充电的同时，向输出电容和负载供电；
放电开关单元控制LC支路向输出电容和负载放电；
充电开关单元与放电开关单元交替工作；
LC支路包括第一电容、电感和变压器；
第一电容、电感及变压器一次侧串联；
各STC模块的变压器二次侧形成串联回路，实现均流。
本发明提供的STC高效率拓扑均流电路，保证STC模块高效率的同时，通过变压器实现各STC模块的均流，结构简单，均流效果好。
实施例2：
如图1所示，本发明提供一种STC高效率拓扑均流电路，包括负载F1和两个并联的STC模块，第一STC模块和第二STC模块；
第一STC模块的输出端与第二STC模块的输出端连接，并与负载F1第一端连接，负载F1第二端接地；
第一STC模块包括第一外接电源V1、第一LC支路、第一充电开关单元、第一放电开关单元和第一输出电容C3；
第一充电开关单元控制第一外接电源V1向第一LC支路充电的同时，向第一输出电容C3和负载F1供电；
第一放电开关单元控制第一LC支路向第一输出电容C3和负载F1放电；
第一充电开关单元与第一放电开关单元交替工作；
第一LC支路包括第一电容C1、第一电感L1和第一变压器T1；
第一电容C1、第一电感L1及第一变压器T1一次侧串联；
第二STC模块包括第二外接电源V2、第二LC支路、第二充电开关单元、第二放电开关单元和第二输出电容C6；
第二充电开关单元控制第二外接电源V2向第二LC支路充电的同时，向第二输出电容C6和负载F1供电；
第二放电开关单元控制第二LC支路向第二输出电容C6和负载F1放电；
第二充电开关单元与第二放电开关单元交替工作；
第二LC支路包括第四电容C4、第二电感L2和第二变压器T2；
第四电容C4、第二电感L2及第二变压器T2一次侧串联；
第一STC模块的第一变压器T1二次侧与第二STC模块的第二变压器T2二次侧形成串联回路，实现均流；
第一STC模块中第一变压器T1及第二STC模块中第二变压器T2均采用等比变压器，即第一变压器T1一次侧匝数与二次侧匝数相等，变压器T2一次侧匝数与二次侧匝数相等。
实施例3：
如图1所示，本发明提供一种STC高效率拓扑均流电路，包括负载F1和两个并联的STC模块，第一STC模块和第二STC模块；
第一STC模块的输出端与第二STC模块的输出端连接，并与负载F1第一端连接，负载F1第二端接地；
第一STC模块包括第一外接电源V1、第一LC支路、第一充电开关单元、第一放电开关单元和第一输出电容C3；
第一充电开关单元控制第一外接电源V1向第一LC支路充电的同时，向第一输出电容C3和负载F1供电；
第一放电开关单元控制第一LC支路向第一输出电容C3和负载F1放电；
第一充电开关单元与第一放电开关单元交替工作；
第一LC支路包括第一电容C1、第一电感L1和第一变压器T1；
第一电容C1、第一电感L1及第一变压器T1一次侧串联；
第二STC模块包括第二外接电源V2、第二LC支路、第二充电开关单元、第二放电开关单元和第二输出电容C6；
第二充电开关单元控制第二外接电源V2向第二LC支路充电的同时，向第二输出电容C6和负载F1供电；
第二放电开关单元控制第二LC支路向第二输出电容C6和负载F1放电；
第二充电开关单元与第二放电开关单元交替工作；
第二LC支路包括第四电容C4、第二电感L2和第二变压器T2；
第四电容C4、第二电感L2及第二变压器T2一次侧串联；
第一STC模块的第一变压器T1二次侧与第二STC模块的第二变压器T2二次侧形成串联回路，实现均流；
第一充电开关单元包括第一充电控制器1、第一MOS管MOS1和第二MOS管MOS2；
第一充电控制器1与第一MOS管MOS1的栅极及第二MOS管MOS2的栅极连接；
第一MOS管MOS1的漏极与第一外接电源V1正极连接，第一外接电源V1负极接地，第一MOS管MOS1的源极与第一LC支路的第一端连接；
第二MOS管MOS2的源极与LC支路的第二端连接，第二MOS管MOS2的漏极与第一输出电容C3正极及第一STC模块输出端及负载F1第一端连接，第一输出电容C3负极接地；
第一放电开关单元包括第一放电控制器2、第三MOS管MOS3、第四MOS管MO4、第五MOS管MOS5以及第二电容C2；
第一放电控制器2与第三MOS管MOS3的栅极、第四MOS管MOS4的栅极以及第五MOS管MOS5的栅极连接；
第三MOS管MOS3的漏极与第一LC支路的第一端连接，第三MOS管MOS3的源极与第二电容C2的正极连接；
第四MOS管MOS4的漏极与第一LC支路的第二端连接，第四MOS管MOS4的源极接地；
第五MOS管MOS5的源极与第二电容C2的负极连接，第五MOS管MOS5的漏极与第一输出电容C3正极及第一STC模块输出端及负载F1第一端连接；
第二充电开关单元包括第二充电控制器3、第六MOS管MOS6和第七MOS管MOS7；
第二充电控制器3与第六MOS管MOS6的栅极及第七MOS管MOS7的栅极连接；
第六MOS管MOS6的漏极与第二外接电源V2正极连接，第二外接电源V2负极接地，第六MOS管MOS6的源极与第二LC支路的第一端连接；
第七MOS管MOS7的源极与第二LC支路的第二端连接，第七MOS管MOS7的漏极与第六输出电容C6正极及第二STC模块输出端及负载F1第一端连接，第二输出电容C6负极接地；
第二放电开关单元包括第二放电控制器4、第八MOS管MOS8、第九MOS管MOS9、第十MOS管MOS10以及第五电容C5；
第二放电控制器4与第八MOS管MOS8的栅极、第九MOS管MOS9的栅极以及第十MOS管MOS10的栅极连接；
第八MOS管MOS8的漏极与第二LC支路的第一端连接，第八MOS管MOS8的源极与第五电容C5的正极连接；
第九MOS管MOS9的漏极与第二LC支路的第二端连接，第九MOS管MOS9的源极接地；
第十MOS管MOS10的源极与第五电容C5的负极连接，第十MOS管MOS10的漏极与第二输出电容C6正极及第二STC模块输出端及负载F1第一端连接。
上述实施例3中，第一STC模块的第一输出电容C3正极与第一STC模块输出端之间串联有第一支路电流表；
第二STC模块的第二输出电容C6正极与第二STC模块输出端之间串联有第二支路电流表；
第一STC模块输出端与第二STC模块输出端连接后，连接有电压表；
负载F1串联有主干路电流表；
第一支路电流表用于测量第一STC模块的电流，第二支路电流表用于测量第二STC模块的电流，主干路电流表用于负载的电流，为第一STC模块和第二STC模块的电流和。
在本发明的实际应用中，令第一MOS管MOS1、第二MOS管MOS2、第三MOS管MOS3、第四MOS管MOS4以及第五MOS管MOS5对应与第六MOS管MOS6、第七MOS管MOS7、第八MOS管MOS7、第八MOS管MOS8、第九MOS管MOS9以及第十MOS管结构相同；
第一电容C1与第二电容C2均采用2.82uF的电容，第一电感L1及第二电感L2均采用78nH的电感；第三电容C3与第四电容C4均采用60uF的电容，第一输出电容C3与第二输出电容C6均采用600uF的电容；
第一外部电源V1和第二外部电源V2均采用48V直流电源；
当外部电源误差+-5％，输出电压范围在50.4V～45.6V时，如第一外部电源V1为50.4V，而第二外部电源V2为50.4V时，通过第一支路电流表测得的电流值为25A，通过第二支路电流表测得的电流值为25A，通过主干路电流表测得的电流值为50A，即本发明的STC高效率拓扑均流电路实现均流效果。
在本发明的实际应用中，令第一MOS管MOS1、第二MOS管MOS2、第三MOS管MOS3、第四MOS管MOS4以及第五MOS管MOS5对应与第六MOS管MOS6、第七MOS管MOS7、第八MOS管MOS7、第八MOS管MOS8、第九MOS管MOS9以及第十MOS管结构相同；
第一电容C1与第二电容C2均采用2.82uF的电容，第一电感L1及第二电感L2均采用78nH的电感；第三电容C3与第四电容C4均采用60uF的电容，第一输出电容C3与第二输出电容C6均采用600uF的电容；
第一外部电源V1和第二外部电源V2均采用48V直流电源；
当第一STC模块的输出等效阻抗为1mΩ，而第二STC模块的等效输出阻抗为10mΩ时，通过第一支路电流表测得的电流值为25A，通过第二支路电流表测得的电流值为25A，通过主干路电流表测得的电流值为50A，即本发明的STC高效率拓扑均流电路实现均流效果。
在本发明的实际应用中，令第一MOS管MOS1、第二MOS管MOS2、第三MOS管MOS3、第四MOS管MOS4以及第五MOS管MOS5对应与第六MOS管MOS6、第七MOS管MOS7、第八MOS管MOS7、第八MOS管MOS8、第九MOS管MOS9以及第十MOS管结构相同；
第一电容C1与第二电容C2均采用2.82uF的电容，第一电感L1及第二电感L2均采用78nH的电感；第三电容C3与第四电容C4均采用60uF的电容，第一输出电容C3与第二输出电容C6均采用600uF的电容；
第一外部电源V1和第二外部电源V2均采用48V直流电源；
当第一电容C1与第二电容C2的误差为+-10％，第一电感L1与第二电感L2的误差为+-10％，如第一电容C1＝2.82uF*1.1＝3.1uF，第二电容C2＝2.82uF*0.9＝2.54uF，以及第一电感L1＝＝78nH*1.1＝85.8Nh，第二电感L2＝78nH*0.9＝70.2nH时；通过第一支路电流表测得的电流值为25A，通过第二支路电流表测得的电流值为25A，通过主干路电流表测得的电流值为50A，即本发明的STC高效率拓扑均流电路实现均流效果。
在本发明的实际应用中，令第一MOS管MOS1、第二MOS管MOS2、第三MOS管MOS3、第四MOS管MOS4以及第五MOS管MOS5对应与第六MOS管MOS6、第七MOS管MOS7、第八MOS管MOS7、第八MOS管MOS8、第九MOS管MOS9以及第十MOS管结构相同；
第一电容C1与第二电容C2均采用2.82uF的电容，第一电感L1及第二电感L2均采用78nH的电感；第三电容C3与第四电容C4均采用60uF的电容，第一输出电容C3与第二输出电容C6均采用600uF的电容；
第一外部电源V1和第二外部电源V2均采用48V直流电源；
当外部电源误差+-5％，输出电压范围在50.4V～45.6V时，如第一外部电源V1为50.4V，而第二外部电源V2为50.4V时；同时，第一STC模块的输出等效阻抗为1mΩ，而第二STC模块的等效输出阻抗为10mΩ；同时，第一电容C1与第二电容C2的误差为+-10％，第一电感L1与第二电感L2的误差为+-10％，如第一电容C1＝2.82uF*1.1＝3.1uF，第二电容C2＝2.82uF*0.9＝2.54uF，以及第一电感L1＝＝78nH*1.1＝85.8Nh，第二电感L2＝78nH*0.9＝70.2nH；
通过第一支路电流表测得的电流值为25A，通过第二支路电流表测得的电流值为25A，通过主干路电流表测得的电流值为50A，即本发明的STC高效率拓扑均流电路仍然能实现均流效果。
实施例4：
如图2所示，本发明提供一种STC高效率拓扑均流电路实现方法，包括如下步骤：
S1.在每个STC模块的LC支路中设置变压器，并设置各变压器形成串联回路；
S2.充电开关单元控制外接电源向LC支路充电的同时，向输出电容和负载供电，变压器进行LC支路充电时的均流；
S3.放单开关单元控制充电后LC指令向输出电容和负载放电，变压器进行各LC支路放电时的均流。
本发明提供的STC高效率拓扑均流电路实现方法，保证STC模块高效率的同时，通过变压器实现各STC模块的均流，结构简单，均流效果好。
实施例5：
如图3所示，本发明提供一种STC高效率拓扑均流电路实现方法，包括如下步骤：
S1.在每个STC模块的LC支路中设置变压器，并设置各变压器形成串联回路；具体步骤如下：
S11.在每个STC模块的LC支路中设置变压器；每个变压器采用等比变压器；
S12.将变压器一次侧串联在LC支路中，再将各变压器的二次侧串联，形成均流回路；
S2.充电开关单元控制外接电源向LC支路充电的同时，向输出电容和负载供电，变压器进行LC支路充电时的均流；具体步骤如下：
S21.充电控制器控制第一MOS管和第二MOS管闭合的同时，放电控制器控制第三MOS管、第四MOS管以及第五MOS管断开；
S22.外接电源正极、第一MOS管、LC支路、第三MOS管、输出电容以及外接电源负极依次形成充电串联回路，向负载供电；
S23.变压器实现各STC模块向LC支路充电时的均流；
S3.放单开关单元控制充电后LC指令向输出电容和负载放电，变压器进行各LC支路放电时的均流；具体步骤如下：
S31.放电控制器控制第三MOS管、第四MOS管以及第五MOS管闭合的同时，充电控制器控制第一MOS管和第二MOS管断开；
S32.LC支路第二端通过第四MOS管接地，且LC支路第一端、第三MOS管、第二电容、第五电容、输出电容以及接地端依次连接，形成放电串联回路，向负载供电；
S33.变压器实现LC支路放电时的均流。
实施例6：
如图4所示，本发明提供一种STC高效率拓扑均流电路实现装置，包括：
均流变压器设置模块5，用于在每个STC模块的LC支路中设置变压器，并设置各变压器形成串联回路；
充电控制及均流模块6，用于在充电开关单元控制外接电源向LC支路充电的同时，向输出电容和负载供电，变压器进行LC支路充电时的均流；
放电控制及均流模块7，用于在放单开关单元控制充电后LC指令向输出电容和负载放电，变压器进行各LC支路放电时的均流。
本发明提供的STC高效率拓扑均流电路实现装置，保证STC模块高效率的同时，通过变压器实现各STC模块的均流，结构简单，均流效果好。
实施例7：
如图4所示，本发明提供一种STC高效率拓扑均流电路实现装置，包括：
均流变压器设置模块5，用于在每个STC模块的LC支路中设置变压器，并设置各变压器形成串联回路；均流变压器设置模块5包括：
等比变压器设置单元5.1，用于在每个STC模块的LC支路中设置变压器；
每个变压器采用等比变压器；
变压器均流单元5.2，用于将变压器一次侧串联在LC支路中，再将各变压器的二次侧串联，形成均流回路；
充电控制及均流模块6，用于在充电开关单元控制外接电源向LC支路充电的同时，向输出电容和负载供电，变压器进行LC支路充电时的均流；充电控制及均流模块6包括：
充电MOS管闭合单元6.1，用于充电控制器控制第一MOS管和第二MOS管闭合的同时，放电控制器控制第三MOS管、第四MOS管以及第五MOS管断开；
充电回路供电单元6.2，用于将外接电源正极、第一MOS管、LC支路、第三MOS管、输出电容以及外接电源负极依次形成充电串联回路，向负载供电；
充电均流单元6.3，用于通过各变压器实现各STC模块向LC支路充电时的均流；
放电控制及均流模块7，用于在放单开关单元控制充电后LC指令向输出电容和负载放电，变压器进行各LC支路放电时的均流；放电控制及均流模块7包括：
放电MOS管闭合单元7.1，用于放电控制器控制第三MOS管、第四MOS管以及第五MOS管闭合的同时，充电控制器控制第一MOS管和第二MOS管断开；
放电回路供电单元7.2，用于将LC支路第二端通过第四MOS管接地，且将LC支路第一端、第三MOS管、第二电容、第五电容、输出电容以及接地端依次连接，形成放电串联回路，向负载供电；
放电均流单元7.3，用于通过各变压器实现LC支路放电时的均流。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种STC高效率拓扑均流电路，其特征在于，包括负载和若干并联的STC模块；
各STC模块的输出端连接，并与负载第一端连接，负载第二端接地；
每个STC模块包括外接电源、LC支路、充电开关单元、放电开关单元和输出电容；
充电开关单元控制外接电源向LC支路充电的同时，向输出电容和负载供电；
放电开关单元控制LC支路向输出电容和负载放电；
充电开关单元与放电开关单元交替工作；
LC支路包括第一电容、电感和变压器；
第一电容、电感及变压器一次侧串联；
各STC模块的变压器二次侧形成串联回路，实现均流。
2.如权利要求1所述的STC高效率拓扑均流电路，其特征在于，STC模块中变压器采用等比变压器，变压器一次侧匝数与二次侧匝数相等。
3.如权利要求1所述的STC高效率拓扑均流电路，其特征在于，充电开关单元包括充电控制器、第一MOS管和第二MOS管；
充电控制器与第一MOS管的栅极及第二MOS管的栅极连接；
第一MOS管的漏极与外接电源正极连接，外接电源负极接地，第一MOS管的源极与LC支路的第一端连接；
第二MOS管的源极与LC支路的第二端连接，第二MOS管的漏极与输出电容正极及STC模块输出端及负载第一端连接，输出电容负极接地。
4.如权利要求3所述的STC高效率拓扑均流电路，其特征在于，放电开关单元包括放电控制器、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管以及第二电容；
放电控制器与第三MOS管的栅极、第四MOS管的栅极以及第五MOS管的栅极连接；
第三MOS管的漏极与LC支路的第一端连接，第三MOS管的源极与第二电容的正极连接；
第四MOS管的漏极与LC支路的第二端连接，第四MOS管的源极接地；
第五MOS管的源极与第二电容的负极连接，第五MOS管的漏极与输出电容正极及STC模块输出端及负载第一端连接。
5.如权利要求4所述的STC高效率拓扑均流电路，其特征在于，各STC模块的输出电容正极与STC模块输出端之间串联有支路电流表；
各STC模块输出端连接后，连接有电压表；
负载串联有主干路电流表。
6.一种STC高效率拓扑均流电路实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.在每个STC模块的LC支路中设置变压器，并设置各变压器形成串联回路；
S2.充电开关单元控制外接电源向LC支路充电的同时，向输出电容和负载供电，变压器进行LC支路充电时的均流；
S3.放单开关单元控制充电后LC指令向输出电容和负载放电，变压器进行各LC支路放电时的均流。
7.如权利要求6所述的STC高效率拓扑均流电路实现方法，其特征在于，步骤S1具体步骤如下：
S11.在每个STC模块的LC支路中设置变压器；每个变压器采用等比变压器；
S12.将变压器一次侧串联在LC支路中，再将各变压器的二次侧串联，形成均流回路。
8.如权利要求6所述的STC高效率拓扑均流电路实现方法，其特征在于，步骤S2具体步骤如下：
S21.充电控制器控制第一MOS管和第二MOS管闭合的同时，放电控制器控制第三MOS管、第四MOS管以及第五MOS管断开；
S22.外接电源正极、第一MOS管、LC支路、第三MOS管、输出电容以及外接电源负极依次形成充电串联回路，向负载供电；
S23.通过各变压器实现各STC模块向LC支路充电时的均流。
9.如权利要求6所述的STC高效率拓扑均流电路实现方法，其特征在于，步骤S3具体步骤如下：
S31.放电控制器控制第三MOS管、第四MOS管以及第五MOS管闭合的同时，充电控制器控制第一MOS管和第二MOS管断开；
S32.LC支路第二端通过第四MOS管接地，且LC支路第一端、第三MOS管、第二电容、第五电容、输出电容以及接地端依次连接，形成放电串联回路，向负载供电；
S33.通过各变压器实现LC支路放电时的均流。
10.一种STC高效率拓扑均流电路实现装置，其特征在于，包括：
均流变压器设置模块，用于在每个STC模块的LC支路中设置变压器，并设置各变压器形成串联回路；
充电控制及均流模块，用于在充电开关单元控制外接电源向LC支路充电的同时，向输出电容和负载供电，变压器进行LC支路充电时的均流；
放电控制及均流模块，用于在放单开关单元控制充电后LC指令向输出电容和负载放电，变压器进行各LC支路放电时的均流。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘晓东 等: "DC/DC变换器并联均流技术", 《安徽工业大学学报(自然科学版)》, vol. 30, no. 01 * |
Also Published As
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