CN220087156U - 多路输入输出的电源转换电路和电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多路输入输出的电源转换电路和电器，包括：多个开关单元和线圈构成的电路单元；电路单元中的多个开关单元对应连接多路输入电路和/或多路输出电路；控制单元控制多个开关单元的通断，调节多个开关单元在不同开关周期和/或在同一开关周期各自对应的导通时序和导通占空比；实现多路输入电路独立调节的输入电流和功率，和/或多路输出电路独立调节的输出电压、电流和功率。本实用新型利用简约功率电路和集成控制电路实现多路输入输出，提高电路性能和集成度，降低成本，节约资源。

Description

多路输入输出的电源转换电路和电器

技术领域

本实用新型涉及电源领域，更具体地说，涉及一种多路输入输出的电源转换电路和电器。

背景技术

随着半导体技术的发展，检测控制器内部电路的数模混合，第三代半导体的应用，电源转换器开关单元的控制方式可以多状态，多功能化。开关单元可以实现高频，多状态组合。

电源转换器，其中次级侧多路输出的应用中，一种用两级电路，通过前级稳压，再通过DCDC转换电路用于多路输出的方案，这个DCDC转换电路增加了整个电源转换器电路的元件个数，成本，并造成能效损失。

随着数码市场的发展，快充的普及应用，单个充电器的输出功率不断提高，从20W、66W到90W、140W，以及不同版本的QC、PD标准的市场化，充电器输出端口从单个1A、1C到1A1C、2A1C等多输出端口的各种不同应用，同时产品的小型，轻量化也在不断提升。对于1A1C、2A1C等多输出端口的应用中，次级电路需要增加Buck、Buck-Boost低压DCDC转换电路在5V，9V，12V…等不同输出电压条件下进行转换，用以满足各个端口连接不同负载时需要不同电压的要求。

在储能，新能源，通信服务器电源转换器应用中，需要对多个输入源进行输入功能，功率并联、集成，通过后级电源转换器，满足整个应用场景的需求。在多个输入源同时对应该系统提供能源时，需要考虑各个输入源并机工作时的输出电压，电流，功率均衡，而不能使各种不同电压，不同功率的输入源进行并机输入。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种多路输入输出的电源转换电路和电器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多路输入输出的电源转换电路，包含电路单元，包含控制单元，包含多路输入电路和一路输出电路，或包含一路输入电路和多路输出电路，或包含多路输入电路和多路输出电路；

所述电路单元包含：多个开关单元和线圈；所述多个开关单元的一端与所述线圈连接；

所述线圈包含电感线圈或多组电感线圈耦合构成的变压器线圈；

所述多个开关单元包含至少两个开关单元；

所述多路输入电路包含至少两路输入电路；

所述多路输出电路包含至少两路输出电路；

所述多个开关单元的另一端对应连接所述多路输入电路和/或所述多路输出电路；

所述控制单元控制所述多个开关单元的通断，调节所述多个开关单元在不同开关周期和/或在同一开关周期各自对应的导通时序和导通占空比；实现所述多路输入电路独立调节的输入电流和输入功率，和/或所述多路输出电路独立调节的输出电压、输出电流和输出功率。

进一步地，在本实用新型所述的多路输入输出的电源转换电路中，所述多路输入输出的电源转换电路包含多路输入电路和一路输出电路；所述一路输出电路连接线圈；

所述一路输出电路包含开关元件；

所述线圈用于转换传输所述多路输入电路与所述一路输出电路之间的能量；

所述控制单元控制所述开关元件和所述多个开关单元的通断，调节所述多个开关单元在不同开关周期和/或在同一开关周期各自对应的导通时序和导通占空比；实现所述多路输入电路独立调节的输入电流和输入功率。

进一步地，在本实用新型所述的多路输入输出的电源转换电路中，所述多路输入输出的电源转换电路包含一路输入电路和多路输出电路；所述一路输入电路连接线圈；

所述一路输入电路包含开关元件；

所述线圈用于转换传输所述一路输入电路与所述多路输出电路之间的能量；

所述控制单元控制所述开关元件和所述多个开关单元的通断，调节所述多个开关单元在不同开关周期和/或在同一开关周期各自对应的导通时序和导通占空比；实现所述多路输出电路独立调节的输出电压、输出电流和输出功率。

进一步地，在本实用新型所述的多路输入输出的电源转换电路中，所述线圈包含电感线圈；所述电感线圈包含两个连接端口的电感线圈，或有中间抽头的多个连接端口的电感线圈；所述电感线圈连接所述一路输入电路；

所述电感线圈的一个连接端口或多个连接端口对应连接所述多个开关单元的一端；所述多个开关单元的另一端对应连接所述多路输出电路。

进一步地，在本实用新型所述的多路输入输出的电源转换电路中，所述一路输入电路包含变压器；所述变压器包含初级绕组和次级绕组；

所述一路输入电路包含初级电路；所述初级电路连接所述初级绕组；

所述一路输入电路包含次级电路；所述次级电路连接所述次级绕组；所述次级电路连接所述电感线圈。

进一步地，在本实用新型所述的多路输入输出的电源转换电路中，所述线圈包含多组电感线圈耦合构成的变压器线圈；所述电感线圈包含两个连接端口的电感线圈，和/或有中间抽头的多个连接端口的电感线圈；

所述多组电感线圈的一组或几组电感线圈连接所述一路输入电路；所述多组电感线圈的同一组或同几组电感线圈的一个连接端口或多个连接端口和所述多组电感线圈的其它组电感线圈对应连接所述多个开关单元的一端；所述多个开关单元的另一端对应连接所述多路输出电路。

进一步地，在本实用新型所述的多路输入输出的电源转换电路中，所述一路输入电路包含变压器；所述变压器包含初级绕组和次级绕组；

所述一路输入电路包含初级电路；所述初级电路连接所述初级绕组；

所述一路输入电路包含次级电路；所述次级电路连接所述次级绕组；所述次级电路连接所述多组电感线圈的一组或几组电感线圈。

进一步地，在本实用新型所述的多路输入输出的电源转换电路中，所述线圈包含多组电感线圈耦合构成的变压器线圈；所述电感线圈包含两个连接端口的电感线圈，和/或有中间抽头的多个连接端口的电感线圈；所述多组电感线圈的一组或几组电感线圈连接所述一路输入电路；

所述多组电感线圈的其它耦合线圈对应连接所述多个开关单元的一端；所述多个开关单元的另一端对应连接所述多路输出电路。

进一步地，在本实用新型所述的多路输入输出的电源转换电路中，所述多路输入输出的电源转换电路包含多路输入电路和多路输出电路；所述多个开关单元包含两组开关单元；

所述多个开关单元包含的一组开关单元包含至少两个开关单元；

所述多个开关单元包含的另一组开关单元包含至少两个开关单元；

所述线圈用于转换传输所述多路输入电路与所述多路输出电路之间的能量；

所述多个开关单元包含的一组开关单元的一端连接线圈；所述多个开关单元包含的一组开关单元的另一端对应连接所述多路输入电路；

所述多个开关单元包含的另一组开关单元的一端连接线圈；所述多个开关单元包含的另一组开关单元的另一端对应连接所述多路输出电路；

所述控制单元控制所述多个开关单元的通断，调节所述多个开关单元在不同开关周期和/或在同一开关周期各自对应的导通时序和导通占空比；实现所述多路输入电路独立调节的输入电流和输入功率，实现所述多路输出电路独立调节的输出电压、输出电流和输出功率。

进一步地，在本实用新型所述的多路输入输出的电源转换电路中，所述多个开关单元包含的至少一个开关单元包含两个单向电压偏置关断电气特性的电子器件反向串联组合；

所述控制单元控制所述多个开关单元的至少一个开关单元在开关过程中实现单向电压偏置关断的电气特性，用于在所述线圈的电流为非零电流状态时，所述多个开关单元不同时序导通过程中不会出现死区时间。

进一步地，在本实用新型所述的多路输入输出的电源转换电路中，所述开关元件包含单向电压偏置关断电气特性的电子器件。

进一步地，在本实用新型所述的多路输入输出的电源转换电路中，所述单向电压偏置关断电气特性的电子器件为MOSFET、GaN、SiC、IGBT或二极管功率器件。

另外，本实用新型还提供一种电器，包含如上述的多路输入输出的电源转换电路。

实施本实用新型的一种多路输入输出的电源转换电路和电器，具有以下有益效果：本实用新型的利用简约功率电路和集成控制电路实现多路输入和/或多路输出，提高电路性能和集成度，降低成本，节约资源。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1示出本实用新型一实施例的多路输入输出的电源转换电路的电路示意图；

图1-1示出本实用新型一实施例的多路输入输出的电源转换电路的一种电路单元电路示意图；

图1A至图1F示出本实用新型其它实施例的多路输入输出的电源转换电路的几种电路单元电路示意图；

图2A至图2I示出本实用新型一些实施例的多路输入输出的电源转换电路的几种电路示意图；

图3示出本实用新型另一实施例的多路输入输出的电源转换电路的电路示意图；

图4示出本实用新型另一实施例的多路输入输出的电源转换电路的电路示意图；

图5示出本实用新型另一实施例的多路输入输出的电源转换电路的电路示意图；

图6A至图6D示出本实用新型一实施例的多路输入输出的电源转换电路的一种工作波形示意图；

图7A至图7C示出本实用新型一实施例的多路输入输出的电源转换电路的另一种工作波形示意图；

图8A至图8F示出本实用新型另一实施例的多路输入输出的电源转换电路的一种工作波形示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图更全面地描述实施例，便于本领域的技术人员了解本实用新型的具体实施方式。

附图中所示的方框图仅是电路功能实体，附图中所示的工作波形图仅是示例性说明。

本实用新型实施例提供一种多路输入输出的电源转换电路，其中图1提供一种两路输入两路输出的电源转换电路的结构示意图实施例；如图1所示，实施例包含电路单元，电路单元包含变压器线圈T1的电感线圈N1和开关单元SW1、开关单元SW2连接；电路单元包含变压器线圈T1的电感线圈N2和开关单元SW3、开关单元SW4连接；电路单元还可以由图1-1示例。

进一步地，开关单元包含两个漏极相连接的MOSFET；在其它实施例中，还可以包含两个源极相连接的MOSFET，还可以包含由MOSFET、GaN、IGBT和二极管串联、并联和串并联构成。

进一步地，开关单元的一端与线圈耦接，在其它实施例中，如图1A所示，线圈包含两个端口的电感线圈L；多个开关单元包含开关单元SW1和开关单元SW2；电感线圈L的B端口连接开关单元SW1和开关单元SW2的一端。

进一步地，在其它实施例中，如图1B所示，线圈包含两个端口的电感线圈L；多个开关单元包含开关单元SW1、开关单元SW2和开关单元SWx；电感线圈L的B端口连接开关单元SW1、开关单元SW2和开关单元SWx的一端。

进一步地，在其它实施例中，如图1C所示，线圈包含有中间抽头的3个端口的电感线圈L；多个开关单元包含开关单元SW1和开关单元SW2；电感线圈L的B端口连接开关单元SW1的一端，C端口连接开关单元SW2的一端。

进一步地，在其它实施例中，如图1D所示，线圈包含有两个连接端口的两组电感线圈耦合的变压器线圈T；多个开关单元包含开关单元SW1和开关单元SW2；电感线圈N1的B端口连接开关单元SW1的一端；电感线圈N2的D端口连接开关单元SW2的一端。

进一步地，在其它实施例中，如图1E所示，线圈包含有两个连接端口的多组电感线圈耦合的变压器线圈T；多个开关单元包含开关单元SW1、开关单元SW2和开关单元SWx；电感线圈N1的B端口连接开关单元SW1的一端；电感线圈N2的D端口连接开关单元SW2的一端；电感线圈Nx的F端口连接开关单元SWx的一端。

进一步地，在其它实施例中，如图1F所示，线圈包含有两个连接端口的两组电感线圈耦合的变压器线圈T；多个开关单元包含开关单元SW1、开关单元SW2和开关单元SW3；电感线圈N1的B端口连接开关单元SW1的一端；电感线圈N2的D端口连接开关单元SW2的一端和开关单元SW3的一端。

进一步地，在其它实施例中，如图1A到图1F所示的，是电路单元的一些示例，电路单元还包含更多种电感线圈和更多组电感线圈耦合的变压器线圈，包含更多个开关单元。

进一步地，如图1所示，实施例包含两路输入电路；一路输入电路包含电压源Vi1，另一路输入电路包含电压源Vi2；电源转换电路包含两路输出电路；一路输出电路包含输出端口Vo1，另一路输出电路包含输出端口Vo2。

进一步地，如图1所示，实施例包含控制电路；控制电路控制开关单元SW1、开关单元SW2和开关单元SW3形成独立的开关周期，完成电压源Vi1和电压源Vi2向输出端口Vo1的电压、电流和能量转换；控制电路控制开关单元SW1、开关单元SW2和开关单元SW4形成独立的开关周期，完成电压源Vi1和电压源Vi2向输出端口Vo2的电压、电流和能量转换；在各个开关单元导通时，对应输入和输出条件，控制各个开关单元的导通占空比；这种工作示例，对应于输出端口Vo1和输出端口Vo2连接的两路输出电路，一路重载，另一路轻载或空载工作条件；所述另一路和对应连接的开关单元处于间歇工作状态。

进一步地，控制电路控制开关单元SW1和开关单元SW2交替导通，构成电源转换电路初级电路的导通时间；完成电压源Vi1和电压源Vi2向变压器线圈T1在一个开关周期内的储能过程；控制电路控制开关单元SW3和开关单元SW4交替导通，构成电源转换电路次级电路的导通时间；通过各个开关单元交替导通，完成变压器线圈T1在一个开关周期内向输出端口Vo1和输出端口Vo2转换释放储能的过程；对应输入和输出条件，控制各个开关单元的导通占空比，实现电压源Vi1和电压源Vi2独立的输入功率，电压源Vi1和电压源Vi2输入总的输入功率；实现输出端口Vo1和输出端口Vo2独立的输出电压、电流和输出功率，输出端口Vo1和输出端口Vo2输出总的输出功率。

进一步地，在其它实施例中，如图1所示，对应开关单元SW2和开关单元SW2对应连接的输入电路停止工作，实施例中的其它电路单元工作，图1所示电路对应实现一种一路输入多路输出的电源转换电路；对应实现一种一路输入多路输出的电源转换电路，开关单元SW1可以由开关元件实现。

进一步地，在其它实施例中，如图1所示，对应开关单元SW4和开关单元SW4对应连接的输出电路不工作，实施例中的其它电路单元工作，图1所示电路对应实现一种多路输入一路输出的电源转换电路；对应实现一种多路输入一路输出的电源转换电路，开关单元SW3可以由开关元件实现。

在另一实施例中，如图2A所示，电感线圈L和两个开关单元SW1、SW2连接；电感线圈L连接包含电压源Vi1和开关元件K1的一路输入电路；开关单元SW1连接包含输出端口Vo1的一路输出电路；开关单元SW2连接包含输出端口Vo2的另一路输出电路；图2A所示一种升压电路。

在另一实施例中，如图2B所示，电感线圈L和两个开关单元SW1、SW2连接；电感线圈L连接包含输出端口Vo1和开关元件K2的一路输出电路；开关单元SW1连接包含电压源Vi1和开关元件K1的一路输入电路；开关单元SW2连接包含电压源Vi2和开关元件K1的另一路输入电路；图2B所示一种升压电路。

在另一实施例中，如图2C所示，电感线圈L和两个开关单元SW1、SW2连接；开关单元SW1连接包含电压源Vi1和开关元件K1的一路输入电路；开关单元SW2连接包含电压源Vi2和开关元件K1的另一路输入电路；电感线圈L和又有两个开关单元SW3、SW4连接；开关单元SW3连接包含输出端口Vo1的一路输出电路；开关单元SW4连接包含输出端口Vo2的另一路输出电路；图2C所示一种升压电路。

在另一实施例中，如图2D所示，电感线圈L和两个开关单元SW1、SW2连接；电感线圈L连接包含输出端口Vo1和开关元件K1的一路输出电路；开关单元SW1连接包含电压源Vi1的一路输入电路，开关单元SW2连接包含电压源Vi2的另一路输入电路；图2D所示一种降压电路。

在另一实施例中，如图2E所示，电感线圈L和两个开关单元SW1、SW2连接；电感线圈L连接包含电压源Vi1和开关元件K2的一路输入电路；开关单元SW1连接包含输出端口Vo1和开关元件K1的一路输出电路；开关单元SW2连接包含输出端口Vo2和开关元件K1的另一路输出电路；图2E所示一种降压电路。

在另一实施例中，如图2F所示，电感线圈L和两个开关单元SW1、SW2连接；开关单元SW1连接包含电压源Vi1的一路输入电路；开关单元SW2连接包含电压源Vi2的另一路输入电路；电感线圈L和又有两个开关单元SW3、SW4连接；开关单元SW3连接包含输出端口Vo1和开关元件K1的一路输出电路；开关单元SW4连接包含输出端口Vo2和开关元件K1的另一路输出电路；图2F所示一种降压电路。

在另一些实施例中，如图2G所示，电感线圈L和两个开关单元SW1、SW2连接；电感线圈L连接包含输出端口Vo1和开关元件K1的一路输出电路；开关单元SW1连接包含电压源Vi1的一路输入电路；开关单元SW2连接包含电压源Vi2的另一路输入电路；图2G所示一种升降压电路。

在另一实施例中，如图2H所示，电感线圈L和两个开关单元SW1、SW2连接；电感线圈L连接包含电压源Vi1和开关元件K1的一路输入电路；开关单元SW1连接包含输出端口Vo1的一路输出电路；开关单元SW2连接包含输出端口Vo2的另一路输出电路；图2H所示一种升降压电路。

在另一实施例中，如图2I所示，电感线圈L和两个开关单元SW1、SW2连接；开关单元SW1连接包含电压源Vi1的一路输入电路；开关单元SW2连接包含电压源Vi2的另一路输入电路；电感线圈L和又有两个开关单元SW3、SW4连接；开关单元SW3连接包含输出端口Vo1的一路输出电路；开关单元SW4连接包含输出端口Vo2的另一路输出电路；图2I所示一种升降压电路。

在另一实施例中，如图3所示；图3所示实施例包含电感L和开关单元SW1、SW2连接的电路单元；开关单元包含两个漏极相连接的MOSFET；

包含两路输出电路，包含输出端口Vo1的一路输出电路，包含输出端口Vo2的另一路输出电路；

包含一路输入电路；一路输入电路包含电源转换电路的次级电路；一路输入电路包含电源转换电路的初级电路；电源转换电路的次级电路包含开关元件K3和开关元件K4；电源转换电路的初级电路包含开关元件K1、开关元件K2和电压源Vi1；

包含控制单元。

进一步地，图3所示一种半桥电路。

在另一实施例中，如图4所示；图4所示实施例包含电感L和开关单元SW1、SW2连接的电路单元；开关单元包含两个漏极相连接的MOSFET；

包含两路输出电路，包含输出端口Vo1的一路输出电路，包含输出端口Vo2的另一路输出电路；

包含一路输入电路；一路输入电路包含电源转换电路的次级电路；一路输入电路包含电源转换电路的初级电路；电源转换电路的次级电路包含开关元件K3和开关元件K4；电源转换电路的初级电路包含开关元件K1、开关元件K2和电压源Vi1；

包含控制单元。

进一步地，图4所示一种正激电路。

在另一实施例中，如图5所示；图5所示实施例包含变压器T30和开关单元SW301、SW302连接的电路单元；

包含两路输出电路，包含电容C302和输出端口Vo301的一路输出电路，包含电容C301和DCDC301的另一路输出电路；

包含一路输入电路；一路输入电路包含AC电压源；一路输入电路包含滤波整流单元30和开关元件K30；

包含控制单元。

进一步地，图5所示实施例包括：AC电压源与滤波整流单元30的1，2端连接；滤波整流单元30的3端与变压器T30的N1线圈的A端连接；变压器T30的N1线圈的B端与开关元件K30的1端和开关单元SW301的1端连接；开关元件K30的2端、滤波整流单元30的4端、电容C301的2端、DCDC301的2端和电路线路连接符号G1连接；开关单元SW301的2端、电容C301的1端和DCDC301的1端连接；变压器T30的N2线圈的D端和开关单元SW302的1端连接；开关单元SW302的2端、电容C302的1端、DCDC301的3端和输出端口V301的1端连接；变压器T30的N2线圈的C端、电容C302的2端、DCDC301的4端、输出端口V301的2端和电路线路连接符号G2连接。

进一步地，变压器T30的N1线圈、开关元件K30和开关单元SW301构成BOOST电路的结构；变压器T30的N1线圈、开关元件K30和变压器T30的N2线圈、开关单元SW302构成FLYBACK电路的结构。

进一步地，图5实施例所示一种综合功能的应用电路，达成输出端口V301直流低纹波电压输出，AC电压源高功率因数输入的同时，减小应用中的电容C301的储能总量要求和DCDC301包含一种电源转换电路的平均功率要求。

在图1所示实施例的一种工作示例中，如图6A和图6B所示，开关单元SW1导通再关断，然后开关单元SW2导通再关断，然后开关单元SW3导通再关断，然后开关单元SW4导通再关断，4个开关单元交替导通，构成一个开关周期；然后开关单元SW1导通，开关单元SW1、开关单元SW2、开关单元SW3和开关单元SW4重复相同的导通顺序，实现电源转换电路的整个能量转换的过程。

进一步地，在开关单元SW1完成导通时间后关断，然后开关单元SW2开始导通的过程中，控制单元检测电压源Vi1和电压源Vi2的电压，根据电压源Vi1和电压源Vi2的电压，控制构成开关单元的各个MOSFET的导通顺序。

举例说明，当Vi1>Vi2时，开关单元SW1关断前，Q104先导通，Q103保持低电平，在开关单元SW2转变为以Q103本体二极管构成的二极管的电气特性后，开关单元SW1关断；在开关单元SW1关断的过程中，顺应变压器中的电流方向，Q103的本体二极管会自行导通，在开关单元SW1完全关断后，控制单元控制整个开关单元SW2完全导通，形成开关单元SW1和开关单元SW2的交替导通的过程中，开关单元SW1和开关单元SW2维持顺应变压器中的电流方向的电路连通不会出现死区时间。

进一步地，开关单元SW1没有完全关断前，Q103的控制信号不会转换为高电平，控制电压源Vi1和电压源Vi2不会通过开关单元SW1和开关单元SW2相互导通。

进一步地，当Vi1<Vi2时，开关单元SW1的关断顺序是，Q102保持导通；Q101的控制信号转变为低电平，开关单元SW1转变为以Q101本体二极管构成的二极管的电气特性后，SW2导通；在开关单元SW2导通的过程中，顺应变压器中的电流方向，Q101的本体二极管会维持导通，在开关单元SW2完全开通后，Q101的本体二极管会顺应变压器线圈感应电压自行关断，然后控制单元控制整个开关单元SW1完全关断，形成开关单元SW1和开关单元SW2的交替导通的过程中，开关单元SW1和开关单元SW2维持顺应变压器中的电流方向的电路连通不会出现死区时间。

进一步地，开关单元SW2导通过程中和导通后，Q101的控制信号保持为低电平，控制电压源Vi1和电压源Vi2不会通过开关单元SW1和开关单元SW2相互导通。

进一步地，开关单元SW2完成导通时间后关断，开关单元SW3开始导通；开关单元SW2关断，开关单元SW3导通的过程中，控制单元控制构成开关单元的各个MOSFET的导通顺序。

进一步地，在开关单元SW2关断前，Q202先导通，Q201的控制信号保持低电平，开关单元SW3转变为以Q201本体二极管构成的二极管的电气特性后，开关单元SW2关断；在开关单元SW2关断的过程中，顺应变压器中的电流方向，Q201的本体二极管会自行导通，在开关单元SW2完全关断后，控制单元控制整个开关单元SW3完全导通，形成开关单元SW2和开关单元SW3的交替导通的过程中，开关单元SW2和开关单元SW3维持顺应变压器中的电流方向的电路连通不会出现死区时间。

进一步地，开关单元SW3完成导通时间后关断，开关单元SW4开始导通；开关单元SW3关断，开关单元SW4导通的过程中，控制单元检测输出端口Vo1和输出端口Vo2的电压，根据输出端口Vo1和输出端口Vo2的电压，控制构成开关单元的各个MOSFET的导通顺序。

举例说明，当Vo1>Vo2时，开关单元SW3的关断顺序是，Q202保持导通；Q201的控制信号转变为低电平，开关单元SW3转变为以Q201本体二极管构成的二极管的电气特性后，SW4导通；在开关单元SW4导通的过程中，顺应变压器中的电流方向，Q201的本体二极管会维持导通，在开关单元SW4完全开通后，Q201的本体二极管会顺应变压器线圈感应电压和电流方向自行关断，然后控制单元控制整个开关单元SW3完全关断，形成开关单元SW3和开关单元SW4的交替导通的过程中，开关单元SW3和开关单元SW4维持顺应变压器中的电流方向的电路连通不会出现死区时间。

进一步地，开关单元SW4导通过程中和导通后，Q201的控制信号保持为低电平，控制输出端口Vo1和输出端口Vo2不会通过开关单元SW3和开关单元SW4相互导通。

进一步地，当Vo1<Vo2时，开关单元SW3关断前，Q204先导通，Q203的控制信号保持低电平，在开关单元SW4转变为以Q203本体二极管构成的二极管的电气特性后，开关单元SW3关断；在开关单元SW3关断的过程中，顺应变压器中的电流方向，Q203的本体二极管会自行导通，在开关单元SW3完全关断后，整个开关单元SW4才完全导通，形成开关单元SW3和开关单元SW4的交替导通的过程中，开关单元SW3和开关单元SW4维持顺应变压器中的电流方向的电路连通不会出现死区时间。

进一步地，开关单元SW3没有完全关断前，Q203的控制信号不会转换为高电平，控制输出端口Vo1和输出端口Vo2不会通过开关单元SW1和开关单元SW2相互导通。

进一步地，开关单元SW4完成导通时间后关断，开关单元SW1开始导通；开关单元SW4关断，开关单元SW1导通的过程中，控制单元检测变压器线圈中的电流，控制单元可以通过不同的检测方式来判断变压器线圈中的电流，根据变压器线圈中的电流的大小和方向，控制构成开关单元的各个MOSFET的导通顺序。

进一步地，以变压器线圈N2的D端口到开关单元SW4，再到输出端口Vo2的1端为正电流方向。

举例说明，当电流等于零时，即通常理解的不连续工作模式；开关单元SW4关断，开关单元SW1导通，在交替导通的过程中，控制单元不用单独控制构成开关单元SW4和开关单元SW1各个MOSFET的导通顺序。

进一步地，当电流大于零时，即通常理解的连续工作模式；开关单元SW4关断，开关单元SW1导通，在交替导通的过程中，开关单元SW4的关断顺序是，Q204保持导通；Q203的控制信号转变为低电平，开关单元SW4转变为以Q203本体二极管构成的二极管的电气特性后，SW1导通；在开关单元SW1导通的过程中，顺应变压器中的电流方向，Q203的本体二极管会维持导通，在开关单元SW1完全开通后，Q203的本体二极管会顺应变压器线圈感应电压和电流方向自行关断，然后控制单元控制整个开关单元SW4完全关断，形成开关单元SW4和开关单元SW1的交替导通的过程中，开关单元SW4和开关单元SW1维持顺应变压器中的电流方向的电路连通不会出现死区时间。

进一步地，当电流小于零时，即通常理解的，是一种应用于初级开关单元零电压开通的工作模式；开关单元SW3关断前，Q101先导通，Q102的控制信号保持低电平，在开关单元SW1转变为以Q102本体二极管构成的二极管的电气特性后，开关单元SW4关断；在开关单元SW4关断的过程中，顺应变压器中的电流方向，Q102的本体二极管会自行导通，在开关单元SW4完全关断后，整个开关单元SW1才完全导通，形成开关单元SW4和开关单元SW1的交替导通的过程中，开关单元SW4和开关单元SW1维持顺应变压器中的电流方向的电路连通不会出现死区时间。

进一步地，图6C和图6D所示，以上工作控制结果的一种输入电压、输出电压、输入电流和输出电流的波形图。

进一步地，图7A至图7C所示，另一种工作控制结果的一种输入电压、输出电压、输入电流和输出电流的波形图。

在图5所示实施例的一种工作示例中，开关元件K30导通，开关单元SW301和开关单元SW302关断；AC电压源与滤波整流单元30连接形成的电压施加到N1线圈两端，线圈中从A到B方向的电流增大，AC电压的输入能量，以电流的方式存储在变压器T30的N1线圈中；同时开关单元SW301和开关单元SW302处于关断状态，N2线圈中没有电流。

进一步地，开关元件K30关断，开关单元SW301导通，开关单元SW302关断；AC电压源和变压器T30中的储能，通过开关单元SW301，向电容C301输出能量；同时开关单元SW302处于关断状态，N2线圈中没有电流。

进一步地，当开关元件K30关断，开关单元SW301导通，开关单元SW302关断；当AC电压源连接滤波整流单元30的电压大于电容C301的电压，变压器T30的N1线圈从A端到B端方向的电流继续增大，变压器T30存储的能量继续增加；当AC电压源连接滤波整流单元30的电压小于电容C301上的电压时，变压器T30的N1线圈中从A端到B端方向的电流减小，变压器T30存储的能量减小。

进一步地，开关单元SW302导通，开关元件K30和开关单元SW301关断；变压器T30中存储的能量，通过线圈耦合，以N2线圈中电流的形式向电容C302和输出端口V301转换输出；N2线圈中从C端到D端方向的电流减小。

进一步地，当实现AC电压源高功率因数输入的要求时，输入功率Pi的波形随输入电压波形而变化，形成0到最大值的交流变化波形，其平均值即为输出端口V301的输出功率Po。

进一步地，在AC电压源的即时输入功率Pi小于输出端口V301的输出功率Po的时段，开关单元SW301一直关断；开关元件K30和开关单元SW302进行高频开关交替导通，通过变压器T30转换的能量全部输出给电容C302和输出端口V301。

进一步地，在AC电压源的即时输入功率Pi大于输出端口V301的输出功率Po的时段，开关元件K30、开关单元SW301和开关单元SW302进行高频开关交替导通；通过变压器T30转换的能量，输出给输出端口V301和电容C301；实现输出端口V301的直流电压低纹波输出；同时，AC电压源的即时输入功率Pi与输出端口V301的输出功率Po之间的差值存储在电容C301中。

进一步地，图5所示实施例包括DCDC301；DCDC301包括一种电源转换器。

进一步地，DCDC301的1端和电容C301的1端连接；DCDC301的2端和电容C301的2端连接；DCDC301的3端和输出端口V301的1端、电容C302的1端连接；DCDC301的4端和电容C302的2端、输出端口V301的2端连接。

进一步地，DCDC301是一个独立的电源转换器电路；包含以电容C301上的存储能量和电压为输入电压源的输入电路；包含电容C302和输出端口V301的输出电路。

进一步地，AC交流电源的周期时间内，AC电压源的即时输入功率Pi小于输出端口V301的输出功率Po时，DCDC301工作；DCDC301工作的即时功率等于AC电压源的即时输入功率Pi与输出端口V301的输出功率Po的差值；在实现最优功率因数条件下，DCDC301工作的最小平均功率约等于输出端口电压V301的输出功率Po的32％。

可选地，如图5所示实施例的另一实施例，包含多个输出端口的多路输出电路。实现AC电压源高功率因数输入功能要求的同时，包含多路直流低纹波电压输出的实施例。

在图5所示实施例的一种工作示例中，现列举具体电路中开关元件K30、开关单元SW301、开关单元SW302和DCDC301对应AC电压源输入电压波形时的一种工作状态进行说明。

进一步地，开关元件K30、开关单元SW301、开关单元SW302和DCDC301的工作状态以PWM信号为代表，在有PWM信号时，代表对应开关元件或开关单元在进行高频导通、关断进而达成能量转换的过程；在没有PWM信号时，代表对应开关元件或开关单元处于关断状态，没有能量转换的过程。

进一步地，如图8A至图8F波形所示，以AC电压源交流周期为说明电路工作波形的时间周期。

进一步地，图8A所示为AC电压源输入电压在经过滤波整流后：Vi的波形；AC电压源输入电流：Ii的波形–在实现功率因数要求结果下的波形。

进一步地，图8B所示为AC电压源输入功率Pi和输出端口V301总的平均输出功率Po的波形。

进一步地，图8C所示为DCDC301工作时的功率波形；对应图8F，在有PWM信号时，DCDC301的即时工作功率为输出端口V301总的平均输出功率Po大于AC电压源即时输入功率Pi的差值。

进一步地，图8D所示为开关元件K30和开关单元SW302的PWM波形，开关元件K30和开关单元SW302在全AC输入周期时间内一直维持高频工作状态，实现AC电压源的高功率因数输入，同时维持输入输出功率。

进一步地，图8E所示为开关单元SW301的PWM波形，开关单元SW301在即时AC输入功率Pi大于输出端口V301总的平均输出功率Po时，进行高频开关，向C301输出，在C301中存储瞬时AC输入功率Pi大于V301端口总的平均输出功率Po差值的能量。

进一步地，图8F所示为DCDC301的PWM波形，向输出端口V301转换输出C301中存储的能量，实现输出端口V301直流低纹波电压输出。

进一步地，如图8A至图8F工作波形所示，电源转换器DCDC301和C301的存储转换平均功率实现输出端口电压V301总的平均输出功率Po的32％。

本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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，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、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。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实用新型的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (13)

1.一种多路输入输出的电源转换电路，其特征在于，包含电路单元，包含控制单元，包含多路输入电路和一路输出电路，或包含一路输入电路和多路输出电路，或包含多路输入电路和多路输出电路；

所述电路单元包含：多个开关单元和线圈；所述多个开关单元的一端与所述线圈连接；

所述线圈包含电感线圈或多组电感线圈耦合构成的变压器线圈；

所述多个开关单元包含至少两个开关单元；

所述多路输入电路包含至少两路输入电路；

所述多路输出电路包含至少两路输出电路；

所述多个开关单元的另一端对应连接所述多路输入电路和/或所述多路输出电路；

所述控制单元控制所述多个开关单元的通断，调节所述多个开关单元在不同开关周期和/或在同一开关周期各自对应的导通时序和导通占空比；实现所述多路输入电路独立调节的输入电流和输入功率，和/或所述多路输出电路独立调节的输出电压、输出电流和输出功率。

2.根据权利要求1所述的多路输入输出的电源转换电路，其特征在于，所述多路输入输出的电源转换电路包含多路输入电路和一路输出电路；所述一路输出电路连接线圈；

所述一路输出电路包含开关元件；

所述线圈用于转换传输所述多路输入电路与所述一路输出电路之间的能量；

所述控制单元控制所述开关元件和所述多个开关单元的通断，调节所述多个开关单元在不同开关周期和/或在同一开关周期各自对应的导通时序和导通占空比；实现所述多路输入电路独立调节的输入电流和输入功率。

3.根据权利要求1所述的多路输入输出的电源转换电路，其特征在于，所述多路输入输出的电源转换电路包含一路输入电路和多路输出电路；所述一路输入电路连接线圈；

所述一路输入电路包含开关元件；

所述线圈用于转换传输所述一路输入电路与所述多路输出电路之间的能量；

所述控制单元控制所述开关元件和所述多个开关单元的通断，调节所述多个开关单元在不同开关周期和/或在同一开关周期各自对应的导通时序和导通占空比；实现所述多路输出电路独立调节的输出电压、输出电流和输出功率。

4.根据权利要求3所述的多路输入输出的电源转换电路，其特征在于，所述线圈包含电感线圈；所述电感线圈包含两个连接端口的电感线圈，或有中间抽头的多个连接端口的电感线圈；所述电感线圈连接所述一路输入电路；

所述电感线圈的一个连接端口或多个连接端口对应连接所述多个开关单元的一端；所述多个开关单元的另一端对应连接所述多路输出电路。

5.根据权利要求4所述的多路输入输出的电源转换电路，其特征在于，所述一路输入电路包含变压器；所述变压器包含初级绕组和次级绕组；

所述一路输入电路包含初级电路；所述初级电路连接所述初级绕组；

所述一路输入电路包含次级电路；所述次级电路连接所述次级绕组；所述次级电路连接所述电感线圈。

6.根据权利要求3所述的多路输入输出的电源转换电路，其特征在于，所述线圈包含多组电感线圈耦合构成的变压器线圈；所述电感线圈包含两个连接端口的电感线圈，和/或有中间抽头的多个连接端口的电感线圈；

所述多组电感线圈的一组或几组电感线圈连接所述一路输入电路；所述多组电感线圈的同一组或同几组电感线圈的一个连接端口或多个连接端口和所述多组电感线圈的其它组电感线圈对应连接所述多个开关单元的一端；所述多个开关单元的另一端对应连接所述多路输出电路。

7.根据权利要求6所述的多路输入输出的电源转换电路，其特征在于，所述一路输入电路包含变压器；所述变压器包含初级绕组和次级绕组；

所述一路输入电路包含初级电路；所述初级电路连接所述初级绕组；

所述一路输入电路包含次级电路；所述次级电路连接所述次级绕组；所述次级电路连接所述多组电感线圈的一组或几组电感线圈。

8.根据权利要求3所述的多路输入输出的电源转换电路，其特征在于，所述线圈包含多组电感线圈耦合构成的变压器线圈；所述电感线圈包含两个连接端口的电感线圈，和/或有中间抽头的多个连接端口的电感线圈；所述多组电感线圈的一组或几组电感线圈连接所述一路输入电路；

所述多组电感线圈的其它耦合线圈对应连接所述多个开关单元的一端；所述多个开关单元的另一端对应连接所述多路输出电路。

9.根据权利要求1所述的多路输入输出的电源转换电路，其特征在于，所述多路输入输出的电源转换电路包含多路输入电路和多路输出电路；所述多个开关单元包含两组开关单元；

所述多个开关单元包含的一组开关单元包含至少两个开关单元；

所述多个开关单元包含的另一组开关单元包含至少两个开关单元；

所述线圈用于转换传输所述多路输入电路与所述多路输出电路之间的能量；

所述多个开关单元包含的一组开关单元的一端连接线圈；所述多个开关单元包含的一组开关单元的另一端对应连接所述多路输入电路；

所述多个开关单元包含的另一组开关单元的一端连接线圈；所述多个开关单元包含的另一组开关单元的另一端对应连接所述多路输出电路；

所述控制单元控制所述多个开关单元的通断，调节所述多个开关单元在不同开关周期和/或在同一开关周期各自对应的导通时序和导通占空比；实现所述多路输入电路独立调节的输入电流和输入功率，实现所述多路输出电路独立调节的输出电压、输出电流和输出功率。

10.根据权利要求1至9任一项所述的多路输入输出的电源转换电路，其特征在于，所述多个开关单元包含的至少一个开关单元包含两个单向电压偏置关断电气特性的电子器件反向串联组合；

所述控制单元控制所述多个开关单元的至少一个开关单元在开关过程中实现单向电压偏置关断的电气特性，用于在所述线圈的电流为非零电流状态时，所述多个开关单元不同时序导通过程中不会出现死区时间。

11.根据权利要求2至3任一项所述的多路输入输出的电源转换电路，其特征在于，所述开关元件包含单向电压偏置关断电气特性的电子器件。

12.根据权利要求10所述的多路输入输出的电源转换电路，其特征在于，所述单向电压偏置关断电气特性的电子器件为MOSFET、GaN、SiC、IGBT或二极管功率器件。

13.一种电器，其特征在于，包含如权利要求1至12任一项所述的多路输入输出的电源转换电路。