CN215010075U - 一种高压输出切换电路 - Google Patents

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陈忠强
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Abstract

本申请公开了一种高压输出切换电路，包括N路第一输出电路，N≥2；与N路第一输出电路分别对应且相互串联的第二输出电路；第一输出电路包括M路相互串联的整流电路，M≥2；第二输出电路包括与M路整流电路分别对应的电容，且各电容相互串联；第一输出电路中相邻两个整流电路的公共端连接对应的第二输出电路中相邻两个电容的公共端；第一输出电路之间通过第一开关电路相连，第一输出电路与第二输出电路之间通过第二开关电路相连；当第一开关电路导通，第二开关电路断开时，各第一输出电路的输出并联；当第一开关电路断开，第二开关电路导通时，各第一输出电路的输出串联。该高压输出切换电路能够实现宽范围恒功率输出，且电路使用起来操作简单。

Description

一种高压输出切换电路
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种高压输出切换电路。
背景技术
随着新能源技术的不断发展，充电桩对于直流输出功率的需要越来越大。受枪线电流限制，输出高电压逐渐成为业界新的需求。尤其在特种领域，需求电压已经超过1000V，未来还可能超过1500V，甚至更高。虽然，目前有一些实现高压输出的电路方案，但是却具有局限性，当需求超过1000V时，现有电路方案操作起来比较困难。有鉴于此，如何解决上述技术缺陷已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本申请的目的是提供一种高压输出切换电路，能够实现宽范围恒功率输出，且电路使用起来操作简单。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种高压输出切换电路，包括：
N路第一输出电路，N≥2；与N路所述第一输出电路分别对应的第二输出电路；第一开关电路以及第二开关电路；各所述第二输出电路并联于对应的所述第一输出电路的输出端，且各所述第二输出电路串联；
所述第一输出电路包括M路相互串联的整流电路，M≥2；所述第二输出电路包括与M路所述整流电路分别对应的电容，且各所述电容相互串联；所述第一输出电路中相邻两个所述整流电路的公共端连接对应的所述第二输出电路中相邻两个所述电容的公共端；
所述第一输出电路之间通过所述第一开关电路相连，所述第一输出电路与所述第二输出电路之间通过所述第二开关电路相连；
当所述第一开关电路导通，所述第二开关电路断开时，各所述第一输出电路的输出并联；当所述第一开关电路断开，所述第二开关电路导通时，各所述第一输出电路的输出串联。
可选的，第一路所述第一输出电路的正输出端至少串联一路所述第一开关电路后与剩余的所述第一输出电路中的一路所述第一输出电路的正输出端相连；
第N路所述第一输出电路的负输出端至少串联一路所述第一开关电路后与剩余的所述第一输出电路中的一路所述第一输出电路的负输出端相连，N≥3。
可选的，第一路所述第一输出电路的负输出端串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述第二输出电路与相邻的所述第二输出电路的公共端；
第N路所述第一输出电路的正输出端串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述第二输出电路与相邻的所述第二输出电路的公共端，N≥3；
剩余的所述第一输出电路的正输出端和负输出端分别串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述第二输出电路与相邻的所述第二输出电路的公共端。
可选的，所述第二输出电路中与相邻的所述第二输出电路相连的所述电容的两端并联有二极管。
可选的，还包括：
第三开关电路；所述第三开关电路至少并联于相邻的两个所述第二输出电路中的相邻两个所述电容的公共端。
可选的，所述第一输出电路中的各所述整流电路连接同一个变压器的不同副边。
可选的，所述第一输出电路中的各所述整流电路连接不同变压器的副边。
可选的，所述第一开关电路包括二极管、MOS管、IGBT、继电器中的任意一种或任意组合。
可选的，所述第二开关电路包括MOS管、IGBT、继电器中的任意一种或任意组合。
可选的，所述第三开关电路包括MOS管、IGBT、继电器中的任意一种或任意组合。
本申请所提供的高压输出切换电路，包括：N路第一输出电路，N≥2；与N路所述第一输出电路分别对应的第二输出电路；第一开关电路以及第二开关电路；各所述第二输出电路并联于对应的所述第一输出电路的输出端，且各所述第二输出电路串联；
所述第一输出电路包括M路相互串联的整流电路，M≥2；所述第二输出电路包括与M路所述整流电路分别对应的电容，且各所述电容相互串联；所述第一输出电路中相邻两个所述整流电路的公共端连接对应的所述第二输出电路中相邻两个所述电容的公共端；
所述第一输出电路之间通过所述第一开关电路相连，所述第一输出电路与所述第二输出电路之间通过所述第二开关电路相连；
当所述第一开关电路导通，所述第二开关电路断开时，各所述第一输出电路的输出并联；当所述第一开关电路断开，所述第二开关电路导通时，各所述第一输出电路的输出串联。
可见，本申请所提供的高压输出切换电路，第一输出电路设置相互串联的两个或两个以上的整流电路，由此单路第一输出电路就可输出较大电压。第一输出电路之间通过第一开关电路相连，第一输出电路与第二输出电路之间通过第二开关电路相连，通过控制第一开关电路与第二开关电路即可控制各第一输出电路的输出并联或串联，能够实现宽范围恒功率输出，且电路使用起来操作简单。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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申请的一些实施例，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为本申请实施例所提供的第一种高压输出切换电路的示意图；
图2为本申请实施例所提供的第一种第一输出电路与第二输出电路的示意图；
图3为本申请实施例所提供的第二种第一输出电路与第二输出电路的示意图；
图4为本申请实施例所提供的第二种高压输出切换电路的示意图；
图5为本申请实施例所提供的第三种高压输出切换电路的示意图；
图6为本申请实施例所提供的第四种高压输出切换电路的示意图；
图7为本申请实施例所提供的第五种高压输出切换电路的示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种高压输出切换电路，能够实现宽范围恒功率输出，且电路使用起来操作简单。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种高压输出切换电路的示意图，参考图1所示，该高压输出切换电路包括：
N路第一输出电路10，N≥2；与N路第一输出电路10分别对应的第二输出电路20；第一开关电路30以及第二开关电路40；各第二输出电路20并联于对应的第一输出电路10的输出端，且各第二输出电路20串联；第一输出电路10包括M路相互串联的整流电路，M≥2；第二输出电路20包括与M路整流电路分别对应的电容C，且各电容C相互串联；第一输出电路10中相邻两个整流电路的公共端连接对应的第二输出电路20中相邻两个电容C的公共端；第一输出电路10之间通过第一开关电路30相连，第一输出电路10与第二输出电路20之间通过第二开关电路40相连；当第一开关电路30导通，第二开关电路40断开时，各第一输出电路10的输出并联；当第一开关电路30断开，第二开关电路40导通时，各第一输出电路10的输出串联。
具体而言，每一路第一输出电路10包括M路相互串联的整流电路，每一路第二输出电路20包括M个相互串联的电容C，M≥2。第一输出电路10中相邻两个整流电路的公共端连接对应的第二输出电路20中相邻两个电容C的公共端。
参考图2所示，以第一输出电路10包括两路相互串联的整流电路为例，与此第一输出电路10对应的第二输出电路20包括两个电容C。整流电路1与电容C1对应，整流电路2与电容C2对应。整流电路1与整流电路2的公共端连接电容C1与电容C2的公共端。
参考图3所示，以第一输出电路10包括三路相互串联的整流电路为例，与此第一输出电路10对应的第二输出电路20包括三个电容C。整流电路1与电容C1对应，整流电路2与电容C2对应，整流电路3与电容C3对应。整流电路1与整流电路2的公共端连接电容C1与电容C2的公共端，整流电路2与整流电路3的公共端连接电容C2与电容C3的公共端。
依此类推第一输出电路10中整流电路的个数大于3的情况。
第一输出电路10设置相互串联的两个或两个以上的整流电路，使得一路第一输出电路10就可输出较大电压。
第一输出电路10之间的连接方式为：各第一输出电路10之间通过第一开关电路30相连。第一输出电路10与第二输出电路20之间的连接方式为：第一输出电路10与第二输出电路20通过第二开关电路40相连；以此实现当所有的第一开关电路30导通，所有的第二开关电路40断开时，各第一输出电路10串联；当所有的第一开关电路30断开，所有的第二开关电路40导通时，各第一输出电路10的并联。
在一种具体的实施方式中，第一输出电路10之间的连接方式可以为：
第一路第一输出电路10的正输出端至少串联一路第一开关电路30后与剩余的第一输出电路10中的一路第一输出电路10的正输出端相连；第N路第一输出电路10的负输出端至少串联一路第一开关电路30后与剩余的第一输出电路10中的一路第一输出电路10的负输出端相连，N≥3。
其中，第一开关电路30包括二极管、MOS管、IGBT、继电器中的任意一种或任意组合。
在一种具体的实施方式中，第一输出电路10与第二输出电路20之间的连接方式为：
第一路第一输出电路10的负输出端串联一路第二开关电路40后连接对应的第二输出电路20与相邻的第二输出电路20的公共端；第N路第一输出电路10的正输出端串联一路第二开关电路40后连接对应的第二输出电路20与相邻的第二输出电路20的公共端，N≥3；剩余的第一输出电路10的正输出端和负输出端分别串联一路第二开关电路40后连接对应的第二输出电路20与相邻的第二输出电路20的公共端。
其中，第二开关电路40包括MOS管、IGBT、继电器中的任意一种或任意组合。
参考图4所示，以三路第一输出电路10，每路第一输出电路10包括相互串联的两路整流电路为例：
第一路第一输出电路10的正输出端串联一路第一开关电路S1后，连接第二路第一输出电路10的正输出端。第一路第一输出电路10的正输出端串联一路第一开关电路S2后，连接第三路第一输出电路10(此时即为第N路第一输出电路10)的正输出端。第一路第一输出电路10的负输出端串联一路第一开关电路S3后，连接第二路第一输出电路10的负输出端。第一路第一输出电路10的负输出端串联一路第一开关电路S4后，连接第三路第一输出电路10的负输出端。
第一路第一输出电路10的负输出端串联一路第二开关电路S1A后，连接电容C2与电容C3的公共端。第二路第一输出电路10的正输出端串联一路第二开关电路S2A后，连接电容C2与电容C3的公共端。第二路第一输出电路10的负输出端串联一路第二开关电路S2B后，连接电容C4与电容C5的公共端。第三路第一输出电路10的正输出端串联一路第二开关电路S3A后，连接电容C4与电容C5的公共端。
当第一开关电路S1、S2、S3导通时，第二开关电路S1A、S2A、S2B、S3A断开时，第一路第一输出电路10的输出、第二路第一输出电路10以及第三路第一输出电路10的输出并联。第一路第一输出电路10的输出、电容C1至电容C6组成一个回路。第二路第一输出电路10的输出、电容C1至电容C4组成一个回路。第三路第一输出电路10的输出、电容C1至电容C4组成一个回路。总输出电流等于第一路第一输出电路10、第二路第一输出电路10以及第三路第一输出电路10输出的电流之和。
当第一开关电路S1、S2、S3断开时，第二开关电路S1A、S2A、S2B、S3A导通时，第一路第一输出电路10的输出、第二路第一输出电路10以及第三路第一输出电路10的输出串联。第一路第一输出电路10的输出、电容C1、电容C2组成一个回路。第二路第一输出电路10的输出、电容C3、电容C4组成一个回路。第三路第一输出电路10的输出、电容C5、电容C6组成一个回路。总输出电压等于第一路第一输出电路10、第二路第一输出电路10以及第三路第一输出电路10输出的电压之和。
上述实施例针对N≥3的情况，对于N＝2的情况，可参考图5所示，以两路第一输出电路10，每路第一输出电路10包括相互串联的两路整流电路为例：
第一路第一输出电路10的正输出端串联一路第一开关电路S1后，连接第二路第一输出电路10(此时即为第N路第一输出电路10)的正输出端。第二路第一输出电路10的负输出端串联一路第一开关电路S2后，连接第一路第一输出电路10的负输出端。第一路第一输出电路10的负输出端串联一路第二开关电路S1A后，连接电容C2与电容C3的公共端。第二路第一输出电路10的正输出端串联一路第二开关电路S2A后，连接电容C2与电容C3的公共端。
当第一开关电路S1与S2导通时，第二开关电路S1A与S2A断开时，第一路第一输出电路10的输出与第二路第一输出电路10的输出并联。第一路第一输出电路10的输出、电容C1、电容C2、电容C3以及电容C4组成一个回路。第二路第一输出电路10的输出、电容C1、电容C2、电容C3以及电容C4组成一个回路。总输出电流等于第一路第一输出电路10与第二路第一输出电路10输出的电流之和，满足低压大电流需求。
当第一开关电路S1与S2断开时，第二开关电路S1A与S2A导通时，第一路第一输出电路10的输出与第二路第一输出电路10的输出串联。第一路第一输出电路10的输出、电容C1、电容C2组成一个回路。第二路第一输出电路10的输出、电容C3以及电容C4组成一个回路。总输出电压等于第一路第一输出电路10与第二路第一输出电路10输出的电压之和，满足高压输出需求。
进一步，在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，第二输出电路20中与相邻的第二输出电路20相连的电容的两端并联有二极管，以此防止第二输出电路20中与相邻的第二输出电路20相连的电容出现反压损坏。
例如，参考图6所示，电容C2的两端并联一路二极管D1，电容C3的两端并联一路二极管D2。其中，二极管D1的阳极连接电容C2与电容C3的公共端；二极管D2的阴极连接电容C2与电容C3的公共端。
进一步，在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，还包括：
第三开关电路；第三开关电路至少并联于相邻的两个所述第二输出电路20中的相邻两个所述电容的公共端，以此当第三开关电路导通时，可以利用导通的第三开关电路将其所并联的电容短路，提高输出电容容值。其中，第三开关电路包括MOS管、IGBT、继电器中的任意一种或任意组合。
例如，参考图7所示，电容C2与电容C3串联后与第三开关电路K并联，当第三开关电路K导通后，将电容C2与电容C3短路。
进一步，在一种具体的实施方式中，第一输出电路10中的各所述整流电路连接同一个变压器的不同副边。
例如，参考图6所示，第一路第一输出电路10中由二极管D1至D4构成的整流电路连接变压器T1的副边1；第一路第一输出电路10中由二极管D5至D8构成的整流电路连接变压器T1的副边2。第二路第一输出电路10中由二极管D9至D12构成的整流电路连接变压器T2的副边1；第二路第一输出电路10中由二极管D13至D16构成的整流电路连接变压器T2的副边2。
进一步，在一种具体的实施方式中，第一输出电路10中的各所述整流电路连接不同变压器的副边。
例如，参考图7所示，第一路第一输出电路10中由二极管D1至D4构成的整流电路连接变压器T1的副边；第一路第一输出电路10中由二极管D5至D8构成的整流电路连接变压器T2的副边。第二路第一输出电路10中由二极管D9至D12构成的整流电路连接变压器T3的副边；第二路第一输出电路10中由二极管D13至D16构成的整流电路连接变压器T4的副边。
综上所述，本申请所提供的高压输出切换电路，第一输出电路设置相互串联的两个或两个以上的整流电路，由此单路第一输出电路就可输出较大电压。第一输出电路之间通过第一开关电路相连，第一输出电路与第二输出电路之间通过第二开关电路相连，通过控制第一开关电路与第二开关电路即可控制各第一输出电路的输出并联或串联，能够实现宽范围恒功率输出，且电路使用起来操作简单。
因为情况复杂，无法一一列举进行阐述，本领域技术人员应能意识到，在本申请提供的实施例的基本原理下结合实际情况可以存在多个例子，在不付出足够的创造性劳动下，应均在本申请的范围内。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本申请所提供的高压输出切换电路进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种高压输出切换电路，其特征在于，包括：
N路第一输出电路，N≥2；与N路所述第一输出电路分别对应的第二输出电路；第一开关电路以及第二开关电路；各所述第二输出电路并联于对应的所述第一输出电路的输出端，且各所述第二输出电路串联；
所述第一输出电路包括M路相互串联的整流电路，M≥2；所述第二输出电路包括与M路所述整流电路分别对应的电容，且各所述电容相互串联；所述第一输出电路中相邻两个所述整流电路的公共端连接对应的所述第二输出电路中相邻两个所述电容的公共端；
所述第一输出电路之间通过所述第一开关电路相连，所述第一输出电路与所述第二输出电路之间通过所述第二开关电路相连；
当所述第一开关电路导通，所述第二开关电路断开时，各所述第一输出电路的输出并联；当所述第一开关电路断开，所述第二开关电路导通时，各所述第一输出电路的输出串联。
2.根据权利要求1所述的高压输出切换电路，其特征在于，第一路所述第一输出电路的正输出端至少串联一路所述第一开关电路后与剩余的所述第一输出电路中的一路所述第一输出电路的正输出端相连；
第N路所述第一输出电路的负输出端至少串联一路所述第一开关电路后与剩余的所述第一输出电路中的一路所述第一输出电路的负输出端相连，N≥3。
3.根据权利要求1所述的高压输出切换电路，其特征在于，第一路所述第一输出电路的负输出端串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述第二输出电路与相邻的所述第二输出电路的公共端；
第N路所述第一输出电路的正输出端串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述第二输出电路与相邻的所述第二输出电路的公共端，N≥3；
剩余的所述第一输出电路的正输出端和负输出端分别串联一路所述第二开关电路后连接对应的所述第二输出电路与相邻的所述第二输出电路的公共端。
4.根据权利要求1所述的高压输出切换电路，其特征在于，所述第二输出电路中与相邻的所述第二输出电路相连的所述电容的两端并联有二极管。
5.根据权利要求1所述的高压输出切换电路，其特征在于，还包括：
第三开关电路；所述第三开关电路至少并联于相邻的两个所述第二输出电路中的相邻两个所述电容的公共端。
6.根据权利要求1所述的高压输出切换电路，其特征在于，所述第一输出电路中的各所述整流电路连接同一个变压器的不同副边。
7.根据权利要求1所述的高压输出切换电路，其特征在于，所述第一输出电路中的各所述整流电路连接不同变压器的副边。
8.根据权利要求1所述的高压输出切换电路，其特征在于，所述第一开关电路包括二极管、MOS管、IGBT、继电器中的任意一种或任意组合。
9.根据权利要求1所述的高压输出切换电路，其特征在于，所述第二开关电路包括MOS管、IGBT、继电器中的任意一种或任意组合。
10.根据权利要求5所述的高压输出切换电路，其特征在于，所述第三开关电路包括MOS管、IGBT、继电器中的任意一种或任意组合。
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